PODSTAWY
CHEMII NIEORGANICZNEJ
Ćwiczenia Laboratoryjne
Poznań, 2004
Renata Jastrząb, Lechosław A
omozik,
Romualda Bregier-Jarzębowska
PODSTAWY
CHEMII NIEORGANICZNEJ
Ćwiczenia Laboratoryjne
Zeszyt Studenta
dla słuchaczy I roku Ochrony Środowiska
Poznań, 2004
Recenzent:
Prof. dr hab. Andrzej Sobczyński
ISBN 83-920415-1-8
2
Wśród wielu problemów, z którymi spotyka się w swojej pracy zawodowej specjalista
od zagadnień ochrony środowiska, do najważniejszych należą sprawy zagrożeń związanych z
oddziaływaniami substancji chemicznych w ekosystemie i sprawy zapobiegania ich
niekorzystnemu wpływowi na otoczenie. Dla zapoznania studentów z tymi tematami
konieczna jest oczywiście znajomość podstawowych zagadnień chemii. W programie studiów
wprowadzony został cykl zajęć z tej dziedziny wiedzy, w tym zajęcia z chemii nieorganicznej
i fizycznej. Obok wykładów, na których prezentowane są podstawowe wiadomości,
odpowiednio wybrane zagadnienia student poznaje na ćwiczeniach laboratoryjnych. Nabyta
wiedza powinna ułatwić w przyszłości przeprowadzenie wstępnej oceny sytuacji i podjęcie
odpowiednich kroków w konkretnych przypadkach związanych z chemicznymi zagrożeniami
środowiska. Cykl spotkań z chemią uświadomić może również, że w wielu wypadkach
zanieczyszczenie środowiska, to nie tyle sprawa toksycznych właściwości związków, ile
problem niewłaściwej gospodarki preparatami chemicznymi. Stąd też zadaniem eksperta od
problemów ochrony środowiska jest wskazanie rozsądnych sposobów wykorzystania takich
substancji.
Każdy z rozdziałów przedstawionych w niniejszym skrypcie rozpoczyna się od
krótkiego wstępu pomyślanego jako przewodnik do zagadnień teoretycznych dotyczących
danego ćwiczenia. Zaproponowany zestaw podręczników umożliwi studentowi pogłębienie
wiedzy. Zakres wymaganego materiału podany w każdym ćwiczeniu ma ułatwić wybór
odpowiednich pozycji literaturowych i właściwych w nich rozdziałów. Według
przygotowanego opisu, studenci wykonują kolejne ćwiczenia. Zaleca się zapoznanie z
przebiegiem eksperymentów przed rozpoczęciem zajęć, co umożliwi racjonalne zaplanowanie
pracy.
Przy końcu opisu każdego z ćwiczeń, autorzy skryptu proponują nowe rozwiązanie,
nawiązujące do akademickich skryptów z innych krajów, gdzie w odpowiednich rubrykach i
tabelach, student zapisuje obserwacje, prowadzi analizę uzyskanych wyników i prezentuje
wnioski dotyczÄ…ce eksperymentu. Po ocenieniu przez nauczyciela akademickiego kolejnych
zadań zeszyt stanowi dokument dający podstawę do zaliczenia semestru z uwzględnieniem
wyników całego cyklu ćwiczeń.
Poznań, 13 maj 2004 r. Lechosław A
omozik
3
SPIS TREÅšCI
Str.
Regulamin pracowni& & & & & & & & & & & & & & & & & & & . 5
Warunki zaliczenia& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 6
Bezpieczeństwo pracy w laboratorium podstaw chemii& & & & & ... 7
1. Podstawowy sprzęt laboratoryjny& & & & & & & & & & & & & & . 16
2. Rodzaje wody w zwiÄ…zkach chemicznych& & & & & & & & & & & 25
3. Preparatyka związków chemicznych& & & & & & & & & & & & & 35
4. Właściwości dwutlenku siarki& & & & & & & & & & & & & & & .. 43
5. Właściwości tlenków azotu& & & & & & & & & & & & & & & & ... 54
6. Związki kompleksowe metali przejściowych& & & & & & & & & ... 62
7. Właściwości utleniająco-redukujące związków chemicznych& & & .. 73
8. Sole kwasu węglowego& & & & & & & & & & & & & & & & & & . 82
9. ZwiÄ…zki krzemu& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & . 89
10. Układ okresowy pierwiastków. Właściwości chemiczne
pierwiastków, a ich położenie w układzie Mendelejewa& & & .. 96
11. Przygotowanie roztworów mianowanych. Miareczkowanie& & & & 108
12. Oznaczanie zawartości tlenu w wodzie& & & & & & & & & & & & . 118
13. Redukcja substancji nieorganicznych zwiÄ…zkami organicznymi& & .. 126
4
REGULAMIN PRACOWNI
1. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa  usprawiedliwienie nieobecności
następuje po okazaniu zwolnienia lekarskiego wystawionego lub potwierdzonego
przez przychodnię studencką, najdalej w dwa tygodnie po terminie ćwiczeń. Inne
usprawiedliwienia powinny być przekazane prowadzącemu przed zajęciami.
2. Każdej parze studentów przydzielona jest szafka z odpowiednim zestawem
sprzętu przyjętym na podstawie rewersu. Studenci odpowiadają za pozostawiony
do ich dyspozycji sprzęt. Ewentualne dodatkowe wyposażenie pobiera się podczas
poszczególnych ćwiczeń od laboranta. Wszystkie braki i uszkodzenia sprzętu
zgłasza się u laboranta. Klucze do szafek pobiera się i zdaje w dniu ćwiczenia. Po
semestralnym cyklu zajęć szafki zdaje się u laboranta.
3. Prawo do rozpoczęcia całego cyklu ćwiczeń laboratoryjnych studenci uzyskują
po zaliczeniu krótkiego kursu dotyczącego przepisów bezpieczeństwa i higieny
pracy, który odbywa się podczas pierwszego spotkania na pracowni. Każdego ze
studentów obowiązuje zdanie kolokwium z zasad BHP.
4. Każde ćwiczenie rozpoczyna się sprawdzianem znajomości teoretycznych i
praktycznych zagadnień dotyczących zajęć.
5. Zabrania się przebywania w laboratorium bez ochronnej odzieży osobistej.
Fartuch ochronny powinien być wymiarowy i zapięty na guziki. W czasie
przebywania na pracowni student zobowiązany jest do noszenia okularów
ochronnych  ich brak może spowodować usunięcia studenta z pracowni bez
możliwości kontynuacji ćwiczenia. Osoby z długimi włosami zobowiązane są do
ich spięcia przed wejściem na pracownię.
6. Zabrania się spożywania na pracowni jakichkolwiek posiłków (w tym żucia
gumy), palenia tytoniu oraz korzystania z telefonów komórkowych.
7. Wskazana jest daleko posunięta ostrożność przy korzystaniu ze z
ródeł prądu
elektrycznego - otoczenie z
ródła prądu powinno być utrzymane w stanie suchym.
Nie wolno włączać i wyłączać z
ródeł prądu mokrymi rękoma.
8. Wszystkie zauważone usterki należy zgłosić laborantowi lub osobie
prowadzącej zajęcia dydaktyczne.
5
9. Student wykonujący eksperyment ma obowiązek dokładnego zaznajomienia się
z teoretycznymi możliwościami jego przebiegu. Należy przedsięwziąć wszystkie
środki ostrożności dla uniknięcia niepożądanego przebiegu procesu.
10. Wymaga się przestrzegania ładu i czystości na stanowisku pracy. Substancje i
ich roztwory powinny być przechowywane w odpowiednich naczyniach.
11. Żadnych roztworów nie wolno pipetować ustami.
12. Każde wyjście z pracowni musi być zgłaszane obecnemu na sali opiekunowi.
Nie wolno opuszczać stanowiska pracy w trakcie przeprowadzania eksperymentu.
WARUNKI ZALICZENIA
1. Podczas każdej pracowni student oceniany jest w 5-punktowej skali ocen za
wiedzę teoretyczną i 3-punktowej za wykonanie ćwiczenia (maksymalnie 8
punktów za każde ćwiczenie).
2. Brak wystarczającej wiedzy związanej z wykonaniem ćwiczenia upoważnia
prowadzącego do niedopuszczenia studenta do wykonania praktycznej części
ćwiczenia.
3. Student zobowiązany jest przedstawić prowadzącemu efekty doświadczeń
(preparaty, probówki i zlewki z uzyskanymi roztworami itp.)
4. Opracowanie ćwiczenia należy przedstawić prowadzącemu w terminie jego
wykonania lub w szczególnym przypadku na kolejnych zajęciach. Brak zaliczenia
w w/w czasie spowoduje odjęcie punktów za wykonanie ćwiczenia.
5. Student ma prawo odrobić usprawiedliwione nieobecności w terminach
wyznaczonych przez prowadzÄ…cego.
6. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie 60% z maksymalnej ilości
punktów, będących sumą punktów możliwych do zdobycia w trakcie wszystkich
zajęć laboratoryjnych. Skala ocen określająca wymogi dla uzyskania
poszczególnych ocen podawana jest na zajęciach organizacyjnych.
6
BEZPIECZEC
STWO PRACY W LABORATORIUM
PODSTAW CHEMII
W celu zapewnienia bezpiecznego i sprawnego przebiegu ćwiczeń laboratoryjnych
każdy student rozpoczynający zajęcia powinien zapoznać się z obowiązującymi
zasadami pracy i bezpieczeństwa.
Na pracowni Podstaw Chemii należy przestrzegać następujących reguł:
" należy zapoznać się z lokalizacją wyjść przeciwpożarowych, gaśnic, kącika
pierwszej pomocy, w którym znajduje się: apteczka, spis numerów telefonów
miejskich służb pomocy, instrukcja udzielania pierwszej pomocy, specjalistyczna
aparatura do płukania oczu oraz podstawowe substancje chemiczne służące do
neutralizacji rozlanych lub rozsypanych niebezpiecznych związków chemicznych
" każdy student powinien być ubrany w fartuch ochronny (czysty i zapięty)
" każdy student powinien nosić przez cały czas zajęć okulary ochronne
" należy przestrzegać porządku: na stołach laboratoryjnych, w przejściach między
stołami i na podłodze
" nie należy spożywać posiłków
" nie wolno palić papierosów
" nikt nie powinien pracować sam w laboratorium
" należy stosować się do poleceń osób prowadzących zajęcia i laborantów
" materiały odpadkowe należy gromadzić w przeznaczonych do tego i odpowiednio
oznaczonych pojemnikach
" należy sygnalizować każdą niebezpieczną sytuację i zdarzenie
" należy zgłaszać osobom prowadzącym zajęcia zamiar wyjścia z pracowni
Postępowanie w przypadku wystąpienia niebezpieczeństwa
W trakcie pracy laboratoryjnej możemy spotkać się z nagłymi i
nieprzewidzianymi zdarzeniami np. pożar, porażenie prądem czy bezpośredni kontakt
z substancjami chemicznymi, które mogą okazać się dla nas niebezpieczne. W takich
sytuacjach należy natychmiast powiadomić osobę prowadzącą zajęcia lub laboranta,
zachować spokój, rozsądek i pełną gotowość do niesienia pomocy poszkodowanemu
7
oraz działań ratunkowych. Należy także zabezpieczyć miejsce zdarzenia, a w
groz
niejszych wypadkach konieczne jest wezwanie fachowej pomocy lekarskiej.
" Pożary
- instalacji elektrycznej: odłączyć z
ródło prądu elektrycznego, przy gaszeniu nie
wolno używać wody, gaśnic pianowych i hydronetek, należy stosować gaśnice
śniegowe lub proszkowe.
- płonąca odzież: nie dopuścić, aby osoba w palącej się odzieży biegała i
rozniecała ogień; jeżeli płonącej odzieży np. fartucha laboratoryjnego nie można
szybko zdjąć, ofiarę wypadku należy położyć na podłodze i zdusić płomień kocem
przeciwpożarowym lub kawałkiem grubej tkaniny i postępować jak przy
oparzeniach
- płonące odczynniki: wyłączyć znajdujące się w sąsiedztwie palniki gazowe oraz
z
ródła prądu; usunąć poszkodowanych w bezpieczne miejsce i przystąpić do
gaszenia ognia
Mały płomień np. płonącą ciecz w zlewce, można ugasić przykrywając
naczynie wilgotnym ręcznikiem, ścierką czy większą zlewką odcinając dopływ
powietrza.
Przy gaszeniu pożaru, wodę należy używać tylko w razie zapalenia się cieczy
mieszajÄ…cej siÄ™ z wodÄ… (np. alkohol, aceton, pirydyna itd.). W innych przypadkach
należy używać koca przeciwpożarowego, piasku czy odpowiednich gaśnic np.
śniegowych lub proszkowych.
W przypadku zapalenia się siarkowodoru należy używać następujących
środków gaśniczych: dwutlenek węgla, woda, proszki gaśnicze. Jako środek
neutralizujący można stosować chlorek żelaza (III), mieszaninę siarczanu (VI)
żelaza (III) z wapnem (którą dodaje się także do ścieków zawierających
siarkowodór). Można również używać roztworów silnie alkaliczne
" Zranienia
- skaleczenia powierzchowne: sprawdzić czy w ranie nie ma kawałków szkła lub
innych przedmiotów, przemyć ranę środkiem odkażającym i lekko zabandażować
- skaleczenia głębokie: jeżeli w ranie tkwią obce przedmioty nie powinno się ich
usuwać, należy unieść zranioną część ciała do góry, zatamować krwawienie przez
8
zewnętrzny ucisk, nałożyć na ranę opatrunek; nie wolno uciskać naczyń
krwionośnych i stosować opasek uciskowych; wezwać koniecznie lekarza
- szkło w oku: zranionego oka nie przemywać i nie usuwać szkła,
poszkodowanego pozostawić w bezruchu, zabandażować lekko oko i natychmiast
wezwać lekarza
" Oparzenia i zatrucia
- termiczne: miejsca oparzenia należy natychmiast ochłodzić w strumieniu zimnej
wody co najmniej przez 10-15 minut. Po schłodzeniu usunąć z oparzonego miejsca
wszystkie uciskające przedmioty (pierścionki, zegarki, paski, buty itp.) oparzenia
zakryć sterylnym opatrunkiem i lekko zabandażować; nie stosować opatrunków
samoprzylepnych, maści i nie przekłuwać pęcherzy
- prądem elektrycznym: należy niezwłocznie odłączyć dopływ prądu i odciągnąć
osobę porażoną od z
ródła porażenia; jeżeli jest to konieczne należy zastosować
sztuczne oddychanie; poszkodowanego powinno się okryć kocem, zapewnić spokój i
wezwać lekarza
- związkami chemicznymi: wiele związków stosowanych w laboratorium chemii
nieorganicznej ma właściwości trujące. Chemik powinien zatem dokładać wszelkich
starań, aby zabezpieczyć się przed możliwością zatrucia i starannie unikać wdychania
wszystkich par i pyłów oraz kontaktu cieczy i substancji stałych ze skórą.
W przypadku bezpośredniego kontaktu z substancjami chemicznymi drogami
zagrożenia są: skóra, układ oddechowy, układ pokarmowy. W zależności od formy
ekspozycji i rodzaju działającej substancji chemicznej zaleca się rożne sposoby
pomocy.
9
Charakterystyka Pierwsza pomoc
Mocne kwasy
kwas azotowy, Większość mocnych kwasów nieorganicznych - przy zatruciach inhalacyjnych należy poszkodowanego
reaguje gwałtownie z zasadami wydzielając wyprowadzić z miejsca narażenia; zapewnić spokój, ułożyć
przy tym bardzo szkodliwe opary. Podczas w wygodnej pozycji; chronić przed utratą ciepła; w razie
kwas solny,
mieszania kwasów z wodą należy zachować duszności podawać tlen
szczególną ostrożność. Kwas należy wlewać
kwas siarkowy, kwas
do zimnej wody cienkim strumieniem, żeby
- przy skażeniu skóry należy zdjąć odzież, obmyć skórę
bromowodorowy,
zapobiec pryskaniu kwasu.
dużą ilością chłodnej bieżącej wody; nie należy stosować
kwas fluorowodorowy,
mydła i środków zobojętniających; na miejsce oparzenia
kwas nadchlorowy
założyć jałowy opatrunek i zapewnić pomoc chirurgiczną
- skażone oczy należy płukać przez 15 minut delikatnym
strumieniem chłodnej wody; konieczna jest konsultacja
okulistyczna
- przy zatruciu drogą pokarmową nie należy prowokować
wymiotów; do wypicia podać mleczko magnezowe, białko
jaj kurzych lub mleko; nie podawać środków
zobojętniających
- w przypadku pożaru gasić wodą, pianą albo proszkiem w
zależności od substancji znajdujących się w pobliżu, we
wszystkich przypadkach wydzielajÄ… siÄ™ niebezpieczne tlenki,
w kontakcie z metalami wydziela się wodór i istnieje
niebezpieczeństwo wybuchu, kwas nadchlorowy jest
promotorem ognia i należy trzymać go z dala od materiałów
łatwopalnych, przy gaszeniu stosować odzież ochronną i
aparat tlenowy
Mocne zasady i amoniak
wodorotlenek potasu, Wodorotlenek potasu, wodorotlenek sodu czy - w wypadku zatruć inhalacyjnych poszkodowanego należy
wodorotlenek sodu, też tlenek wapnia reagują gwałtownie z wyprowadzić z miejsca narażenia, zapewnić spokój i ułożyć
tlenek wapnia kwasami, a przy ich zetknięciu się z wodą w wygodnej pozycji; chronić przed utratą ciepła; w razie
wydziela się ciepło. duszności podawać tlen
amoniak
Amoniak jest substancją drażniącą i żrącą. - przy skażeniu skóry trzeba zdjąć odzież, obmyć skórę dużą
Działa na błony śluzowe oczu oraz górnych ilością bieżącej wody (nie gorącej); jeżeli są oparzenia nie
dróg oddechowych. Wywołuje ból gardła, należy stosować mydła i środków zobojętniających; założyć
chrypkę, może spowodować zapalenie na oparzenia jałowy opatrunek i zapewnić pomoc
oskrzeli i płuc. Wypicie roztworu amoniaku chirurgiczną
powoduje głębokie oparzenia przewodu
pokarmowego.
- skażone oczy płukać przez 15 minut dużą ilością bieżącej
wody; bezwzględnie konieczna jest konsultacja okulistyczna
- przy zatruciu drogą pokarmową podać do wypicia sok z
cytryny lub pomarańczy, rozcieńczony roztwór kwasu
mlekowego lub cytrynowego, białko jaj kurzych,
ewentualnie mleko; poza tym niczego nie podawać doustnie;
nie podawać środków zobojętniających oraz nie
prowokować wymiotów
- w przypadku pożaru gasić w zależności od substancji
znajdujących się w pobliżu (NaOH - gasić proszkiem CO2,
amoniak - wodą i gaśnicami pianowymi), brak specjalnych
zagrożeń, tylko w przypadku amoniaku występuje
zagrożenie wydzielania się niebezpiecznych par, ulatnianie
par powstrzymywać rozpyloną wodą,
10
Silnie toksyczne substancje stałe:
związki rtęci, arsenu, Rtęć jest jedynym pierwiastkiem metalicznym - przy zatruciu inhalacyjnym rtęcią należy poszkodowanego
występującym w stanie ciekłym w wyprowadzić z miejsca zagrożenia; zapewnić spokój i
temperaturze pokojowej. Jest odporna na ułożyć w wygodnej pozycji
cyjanki
działanie stęż. HCl, rozc. H2SO4 i innych
kwasów nieutleniających. Reaguje już w - skażenie skóry nie wymaga leczenia
normalnej temp. z siarkÄ…, chlorem, bromem i
jodem. Zatrucie parami rtęci powoduje ostre
- przy oparzeniu skóry gorącą rtęcią należy założyć na
zapalenie dróg oddechowych i niewydolność
poparzone miejsce jałowy opatrunek
krążenia.
- przy zatruciu drogą pokarmową podać łagodny środek
przeczyszczający, np. 50cm3 płynnej parafiny lub 15g
tiosiarczanu sodu w ½ szklanki ciepÅ‚ej wody; podać Å›rodek
wymiotny: łyżeczka musztardy lub łyżka soli kuchennej
rozpuszczonej w szklance ciepłej wody; w przypadku
zatrucia cyjankami podać odtrutkę  wodorotlenek
żelaza(II), można podać 200-300g 0,1% wody utlenionej lub
10% roztwór Na2S2O3; wskazana jest kontrola lekarska
- rozlaną rtęć należy dokładnie zebrać a pozostałość posypać
aktywnym węglem jodowanym, sproszkowaną siarką z sodą
lub pyłem cynkowym; na mokro zmyć roztworem wapna
chlorowanego, a po 2 dniach roztworem Na2S
- w przypadku soli rtęci i arsenu gasić pożar w zależności od
substancji znajdujących się w pobliżu, cyjanków NIE
GASIĆ wodą, stosować indywidualne aparaty tlenowe z
powodu wydzielających się niebezpiecznych gazów (pary
rtęci w przypadku jej soli lub HCN przy cyjankach)
Niebezpiecznie toksyczne gazy
tlenek węgla Gaz duszący, łączy się z hemoglobiną krwi w - przy zatruciu inhalacyjnym poszkodowanego należy
wyniku czego powstaje karboksyhemoglobina wynieść z miejsca zagrożenia (ratujący musi być w masce);
(trwalszy związek od oksyhemoglobiny); w zapewnić bezwzględny spokój ułożyć w wygodnej pozycji
rezultacie zablokowania hemoglobiny na- (wysiłek może spowodować obrzęk płuc); chronić przed
stępuje głód tlenowy organizmu i w utratą ciepła; utrzymać drożność dróg oddechowych; w razie
końcowym przypadku śmierć) duszności podawać tlen (w przypadku zatrucia chlorem
chlor Jest gazem drażniącym i duszącym, w podawać tlen bez dodatku CO2 ponieważ tworzy on z
zetknięciu z wilgotną powierzchnią błon chlorem fosgen)
śluzowych powstaje kwas podchlorawy,
chlorowodór, wolne rodniki tlenowe i inne
- skażoną skórę i oczy należy płukać przez 10-15 minut
związki chlorowe o silnym działaniu
dużą ilością bieżącej i chłodnej wody; wezwać lekarza
biologicznym
fluor, cyjanowodór, Fluor i fluorowodór są gazami żrącymi
- przy zatruciu tlenkiem węgla (czad) osobie przytomnej
fluorowodór, mogącymi przenikać przez skórę powodując
można podać do picia herbatę lub czarną kawę; jeśli osoba
siarkowodór, dwutlenek głębokie martwice, działającymi bezpośrednio
poszkodowana jest nieprzytomna to nie podajemy żadnych
azotu na komórki blokując Ca, działanie enzymów,
środków doustnych
oddychanie tkankowe przemianÄ™
węglowodanów, lipidów.
- środki gaśnicze dla siarkowodoru: dwutlenek węgla, woda,
Cyjanowodór jest gazem szybko
proszki gaśnicze; jako środek neutralizujący można
wchłaniającym się przez skórę, płuca i układ
stosować chlorek żelazowy, mieszaninę siarczanu (VI)
pokarmowy. Hamuje układ enzymatyczny,
żelaza (III) z wapnem. Można też stosować roztwory silnie
uniemożliwiając oddychanie komórkowe,
alkaliczne; w przypadku chloru nie stosować wody, jest
ekspozycja na gaz powoduje utratÄ™
silnym utleniaczem i w przypadku pożaru wydziela
przytomności, porażenie układu oddechowego
niebezpieczne gazy, we wszystkich przypadkach należy
i zatrzymanie akcji serca.
stosować odzież ochronną i indywidualny aparat tlenowy
Siarkowodór to gaz o charakterystycznym
zapachu przy niskich stężeniach, przy dużych
bezzapachowy, powoduje podrażnienie dróg
oddechowych i oczu łatwo wchłania się z płuc
blokując oddychanie komórkowe, działanie
enzymów, uszkadzając nerwy obwodowe i
układ krwionośny.
Dwutlenek azotu jest gazem drażniącym,
powodującym zmiany w układzie
oddechowym i krążenia, powodując
duszności, wymioty przy dużym stężeniu
utratę przytomności i ostrą niewydolność
układu oddechowego i krążenia.
11
Niebezpiecznie toksyczne i silnie drażniące ciecze
brom, Brom działa silnie drażniąco i żrąco na błony - w przypadku kontaktu z bromem należy usunąć
śluzowe i skórę; ma właściwości poszkodowanego ze strefy zagrożenia, zdjąć skażoną odzież
kumulatywne; wchłania się do ustroju przez i zapewnić dopływ świeżego powietrza; konieczne jest
kwas fluorowodorowy
skórę, drogi oddechowe i przewód zapewnienie spokoju i bezruchu (groz
ba obrzęku płuc),
pokarmowy. utrzymania drożności dróg oddechowych oraz ciepłoty ciała
- przy zatruciu doustnym osobie przytomnej możliwie jak
najszybciej należy podać do wypicia 2-4 szklanki wody i
Kwas fluorowodorowy jest cieczą żrącą o
prowokować wymioty
działaniu takim jak jego gazowy
- skażoną skórę i oczy płukać dużą ilością bieżącej wody;
odpowiednik, który został opisany powyżej.
należy wezwać lekarza
- rozlany ciekły brom dokładnie spłukujemy wodą, a
następnie neutralizujemy roztworem kwaśnego węglanu
sodowego dodając środek neutralizujący porcjami; można
też stosować sodę lub zmielony wapień
- brom i kwas fluorowodorowy gasić w zależności od
substancji znajdujących się w pobliżu, są niepalne, w
przypadku pożaru brom wydziela niebezpieczne pary
cięższe od powietrza, a kwas fluorowodorowy HF,
ratownicy powinni być w odpowiednich kombinezonach i
aparatach tlenowych, kwas fluorowodorowy w kontakcie z
metalami wydziela wodór, co może doprowadzić do
wybuchu, pojemniki z kwasem w razie pożaru chłodzić
strumieniem wody z pewnej odległości, nie dopuścić do
dostania się do wód powierzchniowych i gruntowych
Nafta Jest cieczą łatwopalną o specyficznym - w przypadku zatruć inhalacyjnych należy poszkodowanego
zapachu, łatwo wchłania się z dróg wyprowadzić z miejsca zagrożenia; zapewnić spokój, ułożyć
oddechowych oraz przez skórę, rozpuszcza w wygodnej pozycji
lipidy, a więc neurony oraz błony komórkowe
prowadząc do uszkodzenia układu
- przy skażeniu skóry niezwłocznie zdjąć odzież, obmyć
nerwowego, drgawek i w skrajnych
skórę dużą ilością wody z mydłem; skonsultować się z
przypadkach śpiączki.
dermatologiem w razie objawów podrażnienia skóry
- skażone oczy płukać przez 15 minut dużą ilością wody
- przy zatruciu drogą pokarmową niezwłocznie po
połknięciu poszkodowany powinien sam sprowokować
wymioty (póz
niej nie prowokować wymiotów); podać do
wypicia ok. 150cm3 płynnej parafiny; nie podawać mleka,
tłuszczów i alkoholu; wezwać lekarza
Fosfor Substancja samozapalna w powietrzu, bardzo - skażoną skórę zmywać dużą ilością wody
trujÄ…ca
- przy zatruciu doustnym osobie przytomnej zastosować
płukanie żołądka (przez kolejne podawanie płynów i
prowokowanie wymiotów); w lżejszych przypadkach należy
podawać co 10 minut 1 łyżeczkę 1% roztworu siarczanu
(VI) miedzi (II) aż do wywołania wymiotów, a następnie
200-300cm3 oleju parafinowego; zapewnić ciepło i spokój;
wezwać lekarza
- gaszenie polega na odcięciu dopływu powietrza; środki
gaśnicze  woda, piasek, piana
Sód Substancja silnie higroskopijna, która - małe kawałki sodu należy zebrać i wrzucić do bezwodnego
powoduje w kontakcie ze skórą oparzenia a alkoholu, a następnie po całkowitym rozpuszczeniu
przy dostaniu się do oka może spowodować powstały alkoholan sodowy zhydrolizować dodając wody
utratę wzroku, przy spożyciu może
doprowadzić do perforacji przełyku i żołądka
- w przypadku kontaktu z sodem należy poszkodowanego
wyprowadzić ze środowiska skażonego; zdjąć skażoną
odzież i zapewnić dostęp świeżego powietrza; utrzymać
drożność dróg oddechowych
- przy zatruciu doustnym osobie przytomnej natychmiast
12
podać do wypicia wodę (1-2 szklanki) lub 3-4 białka jaj
kurzych roztrzepanych w szklance mleka
- skażoną skórę zmyć dużą ilością bieżącej wody przez
około 15 minut
- skażone oczy płukać przez 10-15 minut dużą ilością wody;
wezwać lekarza
- palący się sód daje bardzo gorący, lecz zlokalizowany
płomień, który najlepiej jest gasić piaskiem lub za pomocą
gaśnicy proszkowej, w żadnym razie nie wolno stosować
gaśnicy tetrowej lub z dwutlenkiem węgla, możliwość
wystąpienia samozapłonu bez cieczy ochronnej
Rozpuszczalniki
Aceton Jest cieczą łatwopalną, z powietrzem tworzy - przy zatruciu inhalacyjnym wyprowadzić przytomnego
mieszaniny wybuchowe, dobrze wchłania się poszkodowanego ze strefy zagrożenia, zapewnić spokój,
przez drogi oddechowe, słabo przez skórę, ułożyć w pozycji półsiedzącej, a w razie duszności podawać
działa odurzająco, silnie działa na błony tlen. - przy skażeniu skóry należy zdjąć wierzchnią odzież,
śluzowe, jest inhibitorem przemian zmyć skórę dużą ilością wody
biochemicznych
- w przypadku skażenia oczu przemywać dużą ilością wody
przez około 15 minut
- przy zatruciu drogą pokarmową należy wywołać wymioty
(pierwsze 5 minut) póz
niej nie prowokować wymiotów;
podać do picia 150cm3 płynnej parafiny; nie podawać mleka,
tłuszczów i alkoholu; wezwać lekarza
- trzymać z dala od z
ródeł ognia, w przypadku pożaru gasić
wodą, gaśnicami proszkowymi pianowymi, CO2
Eter etylowy Jest substancją łatwopalną, z powietrzem - przy zatruciu inhalacyjnym koniecznie wynieść
tworzy mieszaniny wybuchowe, związkiem poszkodowanego z miejsca narażenia, ułożyć w wygodnej
drażniącym, narkotycznym, działa depresyjnie pozycji i zapewnić spokój
na ośrodkowy układ nerwowy, pary
wchłaniane są przez drogi oddechowe, w
- przy oblaniu skóry zdjąć odzież, zmyć skórę dużą ilością
postaci ciekłej z przewodu pokarmowego.
wody z mydłem
- oczy płukać dużą ilością wody przez 15 minut; wezwać
lekarza
- trzymać z dala od z
ródeł ognia, w przypadku pożaru gasić
gaśnicami proszkowymi, pianowymi, CO2
Metanol Jest cieczą wysoce łatwopalna, z powietrzem - przy zatruciu inhalacyjnym należy poszkodowanego
tworzy mieszaniny wybuchowe, łatwo wyprowadzić z miejsca zagrożenia
wchłania się z układu oddechowego i
przewodu pokarmowego oraz przez skórę,
- przy skażeniu skóry niezwłocznie zdjąć odzież, obmyć
toksyczne sÄ… produkty metabolicznej
skórę wodą; skonsultować się z dermatologiem w razie
przemiany, które kumulują się w tkankach i w
objawów podrażnienia skóry
oku, co prowadzi do kwasicy i zwyrodnienia
oka (uszkodzenie rogówki, siatkówki i nerwu
- skażone oczy płukać przez 15 minut dużą ilością wody
wzrokowego) oraz wÄ…troby, nerek i serca.
- przy zatruciu drogą pokarmową niezwłocznie po wypiciu
poszkodowany powinien sam sprowokować wymioty; podać
do wypicia 40% alkohol etylowy  100cm3
- trzymać z dala od z
ródeł ognia, w przypadku pożaru
możliwość tworzenia się niebezpiecznych par, gasić wodą,
gaśnicami proszkowymi, pianowymi, CO2
Tetrachlorek węgla Jest cieczą bardzo rzadką stosowaną w - w przypadku zatruć inhalacyjnych należy poszkodowanego
laboratoriach (zakazana ze względu na wpływ wyprowadzić z miejsca narażenia, zapewnić spokój i ułożyć
na powiększanie dziury ozonowej), wchłania w wygodnej pozycji
się z dróg oddechowych, przez skórę i błony - przy skażeniu skóry należy zdjąć odzież, zmyć skórę dużą
ilością bieżącej wody (z mydłem jeżeli nie ma oparzeń)
- skażone oczy natychmiast płukać przez 15 minut dużą
13
 śluzowe. Przenika przez barierę mózgową i ilością wody; Zapewnić konsultację okulistyczną
wiąże się z tkanką nerwową. Mechanizm - przy zatruciu drogą pokarmową (w ciągu 5 minut)
toksyczny związany jest z powstawaniem poszkodowany powinien sam wywołać wymioty (póz
niej
wolnych rodników. Duże stężenie powoduje nie prowokować wymiotów); podać do wypicia 150cm3
utratę przytomności, znieczulenie ogólne i płynnej parafiny; nie podawać mleka, tłuszczów i alkoholu;
zgon. wezwać lekarza
- przy pożarze pomimo tego że jest substancją niepalną
wydziela niebezpieczne pary takie jak HCl czy fosgen gasić
wodą, pianą, proszkiem itd. w zależności od materiałów
składowanych w pobliżu, nie dopuścić do dostania się do
wód powierzchniowych i gruntowych.
Chloroform Jest substancją niepalną, działa depresyjnie na - przy zatruciu inhalacyjnym należy wyprowadzić
ośrodkowy układ nerwowy, uszkadza wątrobę poszkodowanego z miejsca zagrożenia; zapewnić spokój;
i nerki. Jest substancją drażniącą. Pary podać tlen do oddychania
chloroformu drażnią spojówki i górne drogi
oddechowe; ciekły chloroform powoduje
- przy oblaniu skóry należy zdjąć odzież, zmyć skórę dużą
piekący ból skóry, przekrwienie; połknięty
ilością wody (z mydłem, jeżeli nie ma oparzeń); nałożyć na
silnie drażni błony śluzowe jamy ustnej i
oparzenia jałowy opatrunek
gardła.
- przy skażeniu oczy płukać dużą ilością wody przez 15
minut
- przy zatruciu drogą pokarmową spowodować wymioty w
ciągu 5 minut po połknięciu, potem nie prowokować
wymiotów; podać do wypicia 150 cm3 płynnej parafiny; nie
podawać mleka, tłuszczów ani alkoholu; wezwać lekarza
- przy pożarze wydziela niebezpieczne pary takie jak HCl,
Cl2 czy fosgen gasić wodą, gaśnicami proszkowymi
pianowymi, itd. w zależności od materiałów składowanych
w pobliżu
ZwiÄ…zki chemiczne potencjalnie niebezpieczne
Siarka Jest substancją palną tworzy z powietrzem - w przypadku rozsypania zebrać do zamykanego naczynia
mieszaniny wybuchowe, działa drażniąco na - usunąć osoby zdradzające objawy zatrucia ze skażonego
błony śluzowe dróg oddechowych, oczu oraz pomieszczenia, zapewnić dostęp świeżego powietrza
na skórę, najczęstszym objawem działania
siarki jest nieżyt górnych dróg oddechowych,
- oczy opłukać dużą ilością bieżącej wody, zapewnić pomoc
doustne zatrucie siarką elementarną wywołuje
lekarska
zaburzenia procesów oksydacyjnych w ustroju,
znużenie, skłonności do omdleń i zawrotów
- w stanach niedomogi układu oddechowego stosuje się
głowy, siarka w postaci stałej nie stwarza
terapię tlenową i środki pobudzające krążenie
zagrożenia.
- w przypadku pożaru wydziela niebezpieczne gazy (tlenki
siarki), gasić wodą, gaśnicami proszkowymi pianowymi,
CO2
Nadtlenek wodoru Jest silnym utleniaczem i promotorem ognia - należy poszkodowanego wyprowadzić ze środowiska
(wydziela tlen), powoduje oparzenia zarówno skażonego
przewodu pokarmowego (przy spożyciu) jak i
skóry, podrażnienie błon śluzowych, oczu,
- skażoną skórę i oczy płukać dużą ilością bieżącej wody
dróg oddechowych.
przez około 15 minut
- przy zatruciu przez drogi pokarmowe natychmiast osobie
przytomnej podać do wypicia 2-4 szklanki wody i delikatnie
prowokować wymioty; podać do picia duże ilości mleka;
wezwać lekarza
- w przypadku pożaru gasić wodą, nigdy nie stosować
proszku, piany i CO2
Nadmanganian potasu Jest bardzo silnym utleniaczem i promotorem - należy usunąć poszkodowanego z miejsca zagrożenia
ognia (należy go trzymać z dala od substancji
łatwopalnych), przy kontakcie ze skórą
- przy skażeniu skóry zdjąć odzież, spłukać miejsca skażone
powodują ciemne plamy a przy dłuższej
obficie bieżącą letnią wodą, przemyć roztworem
ekspozycji oparzenia. Wdychanie pyłów
tiosiarczanu i nałożyć jałowy opatrunek
powoduje obrzęk dróg oddechowych, spożycie
może spowodować mdłości, wymioty oraz
14
 ryzyko perforacji przełyku i żołądka - przy doustnym skażeniu, o ile nie został połknięty,
wielokrotnie dokładnie płukać jamę ustną wodą, jeżeli został
połknięty jak najszybciej podać do picia mleko, białko
kurzych jaj oraz przystąpić do płukania żołądka - przy
kontakcie z oczami należy natychmiast płukać oczy wodą;
wezwać lekarza
- w wypadku pożaru stosować odpowiednią odzież i aparat
oddechowy ze względu na wydzielające się niebezpieczne
pary, jeśli nie ma przeciwwskazań gasić wodą, nie dopuścić
do dostania się do wód gruntowych lub powierzchniowych
Pięciotlenek fosforu Jest higroskopijnym, czułym na powietrze, - małe ilości pięciotlenku fosforu rozpuścić wprowadzając
bezzapachowym ciałem stałym powodującym go bardzo ostrożnie małymi porcjami do wody przy
oparzenia i trudno gojące się rany, w intensywnym chłodzeniu; roztwór zneutralizować wapnem;
przypadku kontaktu z okiem może większe ilości neutralizować przez powolne dodawanie do
spowodować zmętnienie rogówki i utratę mleka wapiennego nie dopuszczając do nagrzania
wzroku, wdychanie pyłów powoduje mieszaniny
uszkodzenie dróg oddechowych, spożycie
może spowodować mdłości, wymioty oraz
- w przypadku skażenia dróg oddechowych należy usunąć
ryzyko perforacji przełyku i żołądka
zatrutego z atmosfery skażonej; zapewnić dopływ świeżego
powietrza i utrzymać stałą drożność dróg oddechowych
- przy zatruciu doustnym podać natychmiast do wypicia
białka jaj kurzych
- skażoną skórę zmywać dużą ilością wody, a oparzone
miejsca pokryć jałowym opatrunkiem
- w przypadku oparzeń oczu przemyć je bieżącą wodą i
następnie płukać roztworem fizjologicznym chlorku
sodowego lub wodą destylowaną; nałożyć jałowy opatrunek
- w czasie pożaru stosować ubranie kwasoodporne i aparat
oddechowy, gdyż wydziela niebezpieczne pary, nie dopuścić
do kontaktu z wodą, gasić gaśnicami proszkowymi,
śniegowymi lub suchym piaskiem.
Dwutlenek siarki Jest to gaz silnie drażniący, który wchłaniany - neutralizuje się za pomocą wapna gaszonego lub
jest przez drogi oddechowe i ulega w wodorotlenku sodowego
organizmie utlenieniu. A
atwo rozpuszcza się w - w przypadku zatruć górnych dróg oddechowych należy
błonach śluzowych tworząc silnie drażniący poszkodowanego wyprowadzić ze środowiska skażonego
kwas. Przy zatruciu następuje podrażnienie
błon (zwłaszcza spojówek), nieżyt dróg
- zdjąć i usunąć skażoną odzież; zapewnić dostęp świeżego
oddechowych, obrzęk płuc i uduszenie. Przy
powietrza; chronić przed utratą ciepła; zapewnić
dużych stężeniach może dojść do skurczu
bezwzględny spokój i ułożyć w wygodnej pozycji (groz
ba
krtani i gwałtownej śmierci przez uduszenie.
obrzęku płuc); utrzymać drożność dróg oddechowych
- skażoną skórę obmyć dużą ilością bieżącej wody przez
około 15 minut
- skażone oczy płukać przez 10-15 minut dużą ilością
chłodnej wody; wezwać lekarza
Przygotowano na podstawie kart charakterystyk związków chemicznych POCh.
15
Ćwiczenie nr 1
Podstawowy sprzęt laboratoryjny
W laboratorium chemicznym do przeprowadzenia doświadczeń oraz do
przechowywania odczynników chemicznych stosuje się specjalne naczynia. W
większości naczynia te są wykonane z różnego rodzaju szkła, bądz
z porcelany.
Dlatego też ważna jest znajomość właściwości szkła i jego budowy, chociażby z tej
przyczyny, że niektóre związki chemiczne reagują ze szkłem.
Stan szklisty jest stanem pośrednim między stanem krystalicznym, a ciekłym.
Szkło traktujemy jako ciecz przechłodzoną o dużej gęstości, powstającą w trakcie
gwałtownego oziębienia cieczy, która zastyga bez uzyskania struktury krystalicznej,
czyli bez ściśle określonej budowy przestrzennej. Materiał taki składa się z
nieuporządkowanego zbioru ugrupowań [SiO4]4-, o budowie tetraedrycznej (tetraedr
jest to czworościan foremny). W jednostkach tych aniony tlenkowe zajmują pozycje w
narożach tetraedru, natomiast atom krzemu pozycję centralną.
O
Si
O
O
O
Stan szklisty jest termodynamicznie nietrwały, z tendencją do przechodzenia w
stan stały (krystalizacja szkieł). Oczywiście przejście to zachodzi bardzo wolno;
zauważalne zmiany dla na przykład szkieł sodowo-potasowych zachodzą przez lata.
Omawiany stan jest typowy dla szeregu związków krzemianów zawierających kationy
sodu, potasu, wapnia, glinu i uznać go można za charakterystyczny dla używanego na
co dzień szkła butelkowego, okiennego, jak też szkła kryształowego. Oprócz
krzemianów również trójtlenek boru, dwutlenek germanu, fluorek berylu,
fosforany(V), tlenki, a nawet siarczki arsenu i antymonu oraz selen elementarny mogÄ…
tworzyć różnego rodzaju szkła.
Różnice między stanem krystalicznym, typowym dla ciał stałych, a stanem
szklistym są następujące:
16
Szkło zbudowane jest z tetraedrów [SiO4]4- tylko miejscami uporządkowanych w
postaci domen, natomiast ciało krystaliczne jest w całej swej objętości
uporządkowanym zbiorem komórek elementarnych.
" Stan krystaliczny jest formą trwałą, natomiast stan szklisty niestabilną,
przechodzÄ…cÄ… w stan krystaliczny (jest to tak zwane odszklenie).
" Substancja krystaliczna ma ściśle określoną temperaturę topnienia, natomiast szkło
mięknie na długo przed osiągnięciem stanu ciekłego.
" Szkło jest substancją izotropową, a kryształ anizotropową. To znaczy, że
właściwości szkła są we wszystkich kierunkach takie same. Np. współczynnik
załamania światła, czy przewodność elektryczna (dla szkieł) nie zależą od kierunku
obserwacji, przeciwnie niż dla substancji krystalicznych (niektóre wielkości
fizyczne zależą od kierunku obserwacji). Przekonuje nas o tym proste
doświadczenie. Umieszczona na powierzchni szkła parafina tworzy po stopieniu
koło, zaś na dobrze wykształconych, dużych ścianach kryształu (np. kalcytu) topi
się w kształcie elipsy, ponieważ w krysztale przewodnictwo cieplne zależy od
kierunku oddziaływań.
Szkło sodowo-potasowe wytwarzane jest od 2 tysięcy lat. Oczywiście jego
produkcja ulegała modyfikacjom w celu ulepszenia produktu, jednak zasada produkcji
pozostała ta sama. Szkło niezmiennie od czasów faraonów otrzymuje się poprzez
stapianie jego głównych składników: piasku (SiO2), sody (Na2CO3), potażu (K2CO3) i
kredy (CaCO3), a także innych związków, które w żądany sposób regulują
właściwości szkieł. Również sposoby barwienia szkła są stare jak piramidy:
tlenki kobaltu barwią szkło na fioletowo
tlenek żelaza (II) na zielono
tlenek żelaza (III) na brunatno
tlenek chromu (III) na zielono
koloidalne złoto na czerwono
koloidalne srebro na żółto
Poniżej na rysunkach przedstawiono niektóre z naczyń laboratoryjnych oraz ich
nazwy:
17
a) b) c) d)
a) kolba kulista płaskodenna, b) kolba okrągłodenna, c) kolba stożkowa
(Erlenmayer a), d) zlewka
i)
h)
g)
f)
e)
e) porcelanowy lejek do sÄ…czenia pod zmniejszonym ciÅ›nieniem (Büchnera)
f) lejek do szybkiego sączenia, g) lejek zwykły, h) rozdzielacz gruszkowy,
i) rozdzielacz cylindryczny
18
j) k) l)
Å‚) m) n)
j) naczyńko wagowe, k) szkiełko zegarkowe, l) krystalizator, ł) eksykator, m) tygiel
porcelanowy, n) parowniczka porcelanowa,
NACZYNIA MIAROWE
o) p) r) s)
o) kolba miarowa, p) pipeta jednomiarowa, r) pipeta wielomiarowa s) cylinder
miarowy
19
Jako zasadę przyjąć należy, że wszystkie eksperymenty wykonujemy w
czystych naczyniach. W laboratorium chemicznym stosuje się szereg preparatów w
celu uzyskania właściwej czystości sprzętu i to zarówno tego wykonanego ze szkła,
jak i innych materiałów. Najpopularniejszymi środkami do mycia, zalecanymi
zwłaszcza w laboratoriach, w których odbywają zajęcia początkujący studenci są
odpowiednie detergenty. Tego typu preparaty wykorzystywane będą na pracowni
podstaw chemii nieorganicznej. Do mycia szkła w specjalistycznych laboratoriach
stosuje się szereg innych substancji. Popularnymi są tu: woda królewska (mieszanina
stężonego kwasu solnego i kwasu azotowego w proporcji objętościowej 3:1) oraz tzw.
mieszanina chromowa (chromianka)  roztwór chromianu (VI) potasu w stężonym
kwasie siarkowym (VI)  obecnie zakazana w laboratoriach chemicznych ze względu
na jej właściwości rakotwórcze. Oba powyższe roztwory są silnymi środkami
utleniającymi, doskonale usuwającymi zanieczyszczenia ze ścianek naczyń jednak ze
względu na swe niebezpieczne właściwości stosowane będą w laboratorium tylko w
wyjątkowych sytuacjach i to pod ścisłą kontrolą nauczyciela akademickiego. Do
mycia szkła używać będziemy detergentów oraz wody kranowej, a po usunięciu
resztek detergentów (wodą z kranu) naczynie należy przepłukać wodą destylowaną, w
celu zapewnienia odpowiedniej czystości sprzętu laboratoryjnego.
Palniki
Palniki sÄ… urzÄ…dzeniami wykorzystywanymi w laboratoriach do ogrzewania.
Poniżej przedstawiono najczęściej stosowany sprzęt tego typu.
a) b) c) d)
palnik: a) Bunsena, b) Teclu, c) Heinza, d) Mekera
20
Do ogrzewania substancji do bardzo wysokich temperatur, w pracowniach
chemicznych stosuje się specjalne piece, których zasady działania zostaną omówione
krótko podczas zajęć w pracowni. Na ćwiczeniach student nauczy się obsługi
palników i pieców.
Literatura uzupełniająca
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 22.17
" N. Bellen, A. Gutowska,  Poradnik laboranta chemika , PWN, 1980.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.1 roz. 1.3, t.2 str. 143
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
pył szklany 2 zlewki 250 cm3
tłuczka szklana moz
dzierz porcelanowy
fenoloftaleina tygielek porcelanowy
Sole: Cu2+, Ni2+, Co2+, Cr3+ płytka termoodporna
trójnóg
eksykator
UWAGA:
Wszystkie ćwiczenia wykonujemy w okularach ochronnych
Część wstępna
Student pod opieką nauczyciela akademickiego zaznajamia się z najważniejszym i
najczęściej stosowanym wyposażeniem laboratorium. W ramach tej części poznaje
przeznaczenie sprzętu i sposoby mycia.
Przed rozpoczęciem cyklu zajęć studenci otrzymują od laboranta klucz do szafki ze
sprzętem potrzebnym do wykonania ćwiczeń. Jedna szafka przeznaczona jest dla dwóch osób.
Po sprawdzeniu i umyciu sprzętu, za który solidarnie odpowiadają, studenci pozostawiają u
laboranta rewers, z którego rozliczają się przy końcu semestru.
21
Część A
Pył szklany wsypujemy do moz
dzierza porcelanowego i dodajemy niewielkÄ…
ilość (szczypta) otrzymanej od prowadzącego ćwiczenie substancji barwiącej.
Następnie zawartość moz
dzierza dokładnie mieszamy i rozcieramy na jednolity
drobnoziarnisty pył, po czym przesypujemy do tygielka porcelanowego. Tygielek
wstawiamy do pieca o temperaturze min. 1000°C na 45 minut. Po wyjÄ™ciu tygla z
pieca wstawiamy go do eksykatora aż do ostygnięcia. UWAGA! Jeżeli do eksykatora
wkładamy gorące przedmioty to musimy pamiętać, że w takim przypadku nie
zasuwamy szczelnie pokrywy eksykatora (może nastąpić zassanie pokrywy, co
uniemożliwi póz
niejsze otwarcie naczynia). Eksykator szczelnie zamykamy, gdy
przedmioty włożone do niego pochłaniają wilgoć z powietrza (są higroskopijne). Po
ostygnięciu obserwujemy barwę otrzymanego szkła. Porównujemy wynik z
eksperymentami kolegów i obserwujemy różnice zabarwienia w zależności od
stosowanego jonu metalu.
Część B
Przygotowujemy dwie zlewki (dokładnie umyte i wypłukane wodą destylowaną)
o pojemności 250 cm3. Do jednej z nich wsypujemy tłuczkę szklaną, do obu zlewek
dodajemy 100 cm3 wody destylowanej. Następnie obie zlewki stawiamy na płytce
termoodpornej i ogrzewamy nad palnikiem do wrzenia. Utrzymujemy wodÄ™ we
wrzeniu przez około 1,5 godz.. Po ostudzeniu, do zlewki zawierającej samą wodę, jak i
do zlewki z wygotowaną tłuczką szklaną dodajemy kilka kropel fenoloftaleiny.
Obserwujemy różnice barwy w obydwu zlewkach.
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa tłuczki szklanej
roztartej z solÄ… przed
prażeniem
22
barwa szkła po prażeniu z
solÄ…
Część B
zlewka z wodą i tłuczką
zlewka z wodÄ…
szklanÄ…
barwa roztworu po
gotowaniu i dodaniu
fenoloftaleiny
Pytania i zadania
1. Napisz wzór sumaryczny i strukturalny soli użytej do barwienia szkła?
2. Czym spowodowane jest zabarwienie roztworu po dodaniu fenoloftaleiny?
3. Podaj równanie reakcji zachodzącej w trakcie gotowania szkła
23
Ćwiczenia rachunkowe
Określanie mas molowych
Przy pomocy układu okresowego określ masy molowe następujących
pierwiastków i związków chemicznych:
a) lit b) telur
c) węgiel d) platyna
e) kwas solny f) wodorotlenek wapnia
g) siarczan (VI) miedzi (II) h) fosforan (V) magnezu (II)
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
24
Ćwiczenie nr 2
Rodzaje wody w zwiÄ…zkach chemicznych
TECHNIKA WAŻENIA
Waga służy do wyznaczania masy i jest jednym z najważniejszych przyrządów
pomiarowych w laboratorium chemicznym.
Istnieje kilka rodzajów wag:
1. wagi zwyczajne o nośności do10 kg i czułości ok. 1g
2. wagi techniczne o nośności do1 kg i czułości 1g (lub 0,1g)
3. wagi analityczne:
a) wagi analityczne o nośności do 200g i czułości 0,1 mg
b) wagi mikroanalityczne o nośności do 30 g i czułości 0,001 mg
Rodzaj stosowanej wagi zwiÄ…zany jest z zadaniem badawczym prowadzonym w
laboratorium chemicznym. Waga o nośności do 10 kg ze względu na swoja małą
czułość wykorzystywana jest w laboratorium bardzo rzadko. Z kolei, waga
mikroanalityczna jest urządzeniem wyjątkowo precyzyjnym, o dużej wartości zarówno
badawczej, jak i materialnej.
Każdą wagę charakteryzują następujące wielkości:
- nośność - największe dopuszczalne obciążenie wagi
- czułość bezwzględna - najmniejsza masa, która położona na jednej z szalek wagi
wywołuje widoczne wychylenie się wskazówki z położenia zerowego
- czułość względna - stosunek czułości bezwzględnej do całkowitego obciążenia
wagi w danym momencie.
25
Schemat wagi analitycznej
1 - belka wagi 6 - skala
2 - pryzmat (punkt oparcia belki) 7 - śruba uczulająca
3a, 3b - pryzmaty szalek 8a, 8b - tarowniki
4a, 4b - szalki wagi 9 - urzÄ…dzenie aretujÄ…ce
5 - wskazówka (urządzenie to unieruchamia wagę przez
zablokowanie szalek; wagÄ™ odaretowuje
się tylko w czasie ważenia)
Obecnie w laboratoriach chemicznych stosuje siÄ™ nowoczesne, elektroniczne, bardzo
precyzyjne wagi analityczne.
Nowoczesna elektroniczna waga analityczna
26
Wskazówki dla ważących na wadze analitycznej:
1. Przed przystąpieniem do ważenia wagę się poziomuje.
2. W trakcie serii pomiarów nie wolno przenosić wagi z miejsca na miejsce.
3. Przed wykonaniem ważenia sprawdzamy położenie zerowe wagi nieobciążonej.
W tym celu odaretowujemy wagę i po ustaleniu się wahań patrzymy w okienko
skali świetlnej. Jeżeli wartość "zero" skali ruchomej pokrywa się z kreską  zerową
okienka możemy przystąpić do ważenia. W przypadku nie pokrywania się obu
kresek, pokrętłem zerującym doprowadzamy do  wyzerowania wagi.
4. Na szalkach wagi nie wolno stawiać gorących lub brudnych przedmiotów.
5. Kłaść na szalki wagi i zdejmować z nich odważniki i ważone przedmioty można
jedynie wtedy, gdy waga jest zaaretowana.
6. Przed zważeniem przedmiotu na wadze analitycznej dobrze jest zważyć go na
wadze technicznej, dla wstępnego oszacowania masy przedmiotu.
7. Odważniki na wagach automatycznych nakładamy przy pomocy pokręteł, na
widocznej szalce wagi umieszcza się ważony przedmiot.
8. Nakładanie odważników rozpoczynamy od odważników o większej masie, przy
czym w celu nałożenia pierwszego odważnika masę przedmiotu określamy
w przybliżeniu.
9. W przypadku, gdy skala ruchoma przesuwa się w dół musimy zwiększać masę
odważników, gdy przesuwa się w górę, oznacza to, że oceniliśmy masę przedmiotu
za wysoko, w tym przypadku powinniśmy stopniowo zmniejszać masę
odważników, tak długo aż położenie ruchomej skali umożliwi wykonanie odczytu.
10. Po zakończeniu pracy zdejmujemy wszystkie odważniki z szalki, a waga powinna
pozostać czysta i całkowicie sprawna.
Uwaga!
Przy każdej zmianie obciążenia wagi należy ją uprzednio zaaretować,
a w czasie ważenia boczne ścianki wagi muszą być zamknięte.
27
WODA W ZWI
ZKACH CHEMICZNYCH
W substancjach chemicznych rozróżniamy trzy sposoby wiązania cząsteczek
wody:
1) woda higroskopijna - woda zaadsorbowana, czyli skondensowana na powierzchni
ciała stałego. Zawartość jej zależy od wielkości powierzchni ciała i wilgotności
powietrza. Można ją usunąć umieszczając substancję w eksykatorze lub przez
wysuszanie w suszarce w temperaturze 105 - 130oC.
2) woda krystalizacyjna - woda stanowiÄ…ca fragment siatki krystalicznej, np.
" "
Na2 SO4 10H2O, CuSO4 5H2O.
3) woda konstytucyjna - substancje zawierające w swym składzie tlen i wodór w
trakcie rozkładu termicznego wydzielają cząsteczeki wody.
OH
Ca(OH)2 CaO + H2O
Ca
OH
Zakres materiału
Budowa i zasada działania wagi analitycznej. Technika ważenia. Rodzaje wody w
związkach chemicznych. Obliczenia dotyczące składu związków chemicznych.
Literatura uzupełniająca
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t. 2 roz. 3.2, str. 171
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
CuSO4 (uwodniony) naczyńko wagowe
eksykator
CoCl2Å"2H2O
sacharoza probówki
NaHCO3 uchwyty do probówek
szkiełko zegarkowe
palnik
28
Część A
Oznaczanie wody krystalizacyjnej w CuSO4Å"xH2O
Do suchego, zważonego na wadze analitycznej naczyńka wagowego wsypujemy
około 0,5 grama uwodnionego siarczanu(VI) miedzi(II), a następnie dokładnie
ważymy je wraz z zawartością. Z różnicy mas obliczamy dokładną ilość
CuSO4 " xH2O. Naczyńko z uwodnioną solą wkładamy do suszarki o temperaturze
około 150oC. Sól suszymy w naczyńku z odkrytą przykrywką przez około 1 godz.
Naczyńko wyjmujemy z suszarki, studzimy w eksykatorze i ważymy. Z różnicy mas
przed i po suszeniu otrzymujemy masę wody krystalizacyjnej. Następnie obliczamy
zwartość procentową wody w związku i ilość moli wody krystalizacyjnej
przypadajÄ…cej na 1 mol czÄ…steczek CuSO4.
Część B
Woda konstytucyjna
Szczyptę NaHCO3 wsypujemy na dno suchej probówki i ogrzewamy przez 3
minuty nad palnikiem. Obserwujemy zachodzÄ…ce zmiany.
Część C
Przygotowujemy 20 cm3 5% roztworu CoCl2 i moczymy w nim kawałek bibuły.
Wilgotny kawałek bibuły kładziemy na szkiełko zegarkowe i wkładamy do suszarki o
temp. powyżej 105oC. Suszymy aż do zmiany barwy. Po wyjęciu studzimy. Chuchamy
kilka razy na tak spreparowany kawałek bibuły. Obserwujemy zmiany barwy.
Część D
Dehydratacja związków organicznych.
Szczyptę cukru (sacharozy) wsypujemy do suchej probówki i ogrzewamy w
płomieniu palnika do zwęglenia substancji. Obserwujemy zachodzące zjawiska.
29
Obserwacje i wyniki
Część A
masa naczyńka wagowego
masa naczyńka wagowego
z CuSO4" xH2O przed
suszeniem
Masa CuSO4" xH2O
masa naczyńka wagowego
z CuSO4 po suszeniem
ubytek masy (masa wody
krystalizacyjnej)
Część B
substancja skraplajÄ…ca siÄ™
na ściankach probówki
Część C
barwa bibuły nasyconej
solÄ… kobaltu (przed
suszeniem)
barwa bibuły po
wysuszeniu
barwa bibuły po
chuchnięciu
Część D
barwa sacharozy po
prażeniu
zapach po prażeniu
substancja pokrywajÄ…ca
ścianki probówki w
poczÄ…tkowej fazie
prażenia
30
Pytania i zadania
1. Oblicz, znając masę substancji i masę wody, procentową (wagowo) zawartość H2O w
badanej substancji
2. Oblicz ilość moli wody krystalizacyjnej przypadającej na 1 mol siarczanu(VI)
miedzi(II)
3. Napisz równania reakcji wykonywanej w części B ćwiczenia.
31
4. Dlaczego w części C ćwiczenia bibuła zmienia barwę po chuchnięciu? Podaj
równania reakcji zachodzących podczas suszenia i podczas chuchania.
5. Zapisz równanie reakcji chemicznej rozkładu cukru. Jakiego typu woda uwolniła się
w trakcie tej reakcji?
Ćwiczenia rachunkowe
prawo stosunków wielokrotnych oraz liczba Avogarda
PRZYKA
AD 1
Przedstawienie prawa stosunków wielokrotnych na podstawie tlenków siarki SO, SO2,
SO3.
Ms=32 g/mol;
MO=16 g/mol
Na taką samą ilość siarki (32g) przypadają odpowiednio 16 g, 32 g oraz 48 g tlenu.
Ponieważ wyniki przedstawiamy jako stosunek niewielkich liczb całkowitych, to po
podzieleniu masy molowej tlenu przez najwyższy wspólny dzielnik (w tym przypadku
16) otrzymujemy stosunek molowy tlenu 1:2:3, przypadających na taka samą ilość
siarki
SO SO2 SO3
32 : 16 32 : 2 16 32 : 3 16 \16
1:1 1:2 1:3
1:2:3
32
PRZYKA
AD 2
Obliczanie masy jednego atomu danego pierwiastka (np. siarki), z wykorzystaniem
wartości liczby Avogadra, które mówi, że 1 mol substancji zawiera 6,023 1023
atomów, cząsteczek lub jonów.
1 mol siarki waży 32g stąd korzystając z liczby Avogadra wiemy, że 32g zawierają
6,023 1023 atomów tego pierwiastka, czyli 1 atom siarki waży x.
______
32g 6,023 1023 atomów
______
1 atom
x
32g Å"1atom
x = = 5,32Å"10-23g
6,023Å"1023atomów
Zadanie 1
Przedstaw prawo stosunków wielokrotnych na przykładzie tlenków azotu: NO, NO2 i
N2O5 oraz tlenków żelaza FeO i Fe2O3.
Zadanie 2
Oblicz masę 1 atomu żelaza.
Zadanie 3
Ile atomów wodoru zawartych jest w 2 molach siarkowodoru?
33
Zadanie 4
Ile atomów chloru zawartych jest w 5 molach chlorku wapnia (II)?
Zadanie 5
Ile gramów sodu zawarte jest w 200 cząsteczkach NaCl?
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
34
Ćwiczenie nr 3
Preparatyka związków chemicznych
PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI
Przebieg procesów chemicznych przedstawia się schematycznie za pomocą
równań reakcji chemicznych. W równaniu takim z lewej strony zapisuje się zawsze
substraty, a z prawej produkty reakcji. Reakcje chemiczne mogą zachodzić pomiędzy
atomami, czÄ…steczkami lub jonami. Ich wynikiem jest tworzenie siÄ™ innych substancji i
to zarówno prostych (pierwiastków), jak też związków chemicznych.
Układając równania chemiczne należy znać wzory substratów oraz produktów
powstałych podczas reakcji. Wzór związku chemicznego składa się z symboli
pierwiastków składających się na dany związek oraz indeksów wskazujących ile
atomów danego pierwiastka (lub grupy pierwiastków) wchodzi w skład jednej
cząsteczki związku chemicznego. Ponadto, równanie należy uzupełnić
współczynnikami, które wskazują ile cząsteczek wchodzi w reakcję, tworząc ściśle
określone liczby cząsteczek produktów.
substraty produkty
2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O
współczynniki indeksy
Poprawnie napisane równanie chemiczne powinno potwierdzać prawo
zachowania masy: całkowita masa substancji reagujących jest równa masie
wszystkich otrzymanych produktów (masa substratów = masa produktów).
Reakcję spalania miedzi w tlenie przedstawia równanie:
2Cu + O2 2CuO
W równaniu reakcji chemicznej liczba reagujących atomów (substraty) równa
jest liczbie atomów tworzących produkt. Podstawiając do powyższego równania masy
molowe obliczyć można, że łączna masa produktów reakcji chemicznej odpowiada
sumie mas substratów użytych w reakcji, co jest zgodne z prawem zachowania masy.
Systematyzując różne reakcje chemiczne wyodrębniono 3 zasadnicze typy
reakcji: syntezy, rozkładu oraz wymiany.
35
Reakcje syntezy polegają na łączeniu się dwóch lub więcej atomów względnie
cząsteczek w związek chemiczny. Ogólny schemat reakcji syntezy (A, B - substraty,
AB - produkty):
A + B AB
Przykłady: SO3 + H2O H2SO4
2Mg + O2 2MgO
Reakcje rozkładu (analizy) obejmują procesy chemiczne, w wyniku których ze
zwiÄ…zku chemicznego tworzÄ… siÄ™ co najmniej dwie nowe substancje. Schemat reakcji
rozkładu:
AB A + B
Przykłady: 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
CaCO3 CaO + CO2
Reakcje wymiany polegają na wzajemnym zastępowaniu się atomów lub jonów
substratów podczas reakcji chemicznych. Wyróżnia się dwa typy reakcji wymiany:
reakcje wymiany pojedynczej (prostej) oraz reakcje wymiany podwójnej. Ogólny
przebieg reakcji wymiany pojedynczej podaje schemat:
AB + C AC + B
Przykłady: Zn(OH)2 + 2Na 2NaOH + Zn
Ca + 2HCl CaCl2 + H2
Reakcję wymiany podwójnej schematycznie ujmuje równanie:
AB + CD AD + BC
Przykłady: AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl
BaCl2 + Na2SO4 2NaCl + BaSO4
W poniższym ćwiczeniu obok takich typowych czynności jak ważenie,
odmierzanie objętości cieczy czy ogrzewanie, wykorzystana zostanie jedna z
podstawowych technik laboratoryjnych jaką jest sączenie. Poniżej przedstawiono
zasady prawidłowego sączenia.
36
ZASADY POPRAWNEGO S
CZENIA
Strącony osad w celu oddzielenia go od roztworu macierzystego należy
zdekantować, przemywać i odsączyć. Dekantacja jest to proces zlewania na sączek
roztworu macierzystego znajdujÄ…cego siÄ™ nad osadem. Stosuje siÄ™ jÄ… w celu
przyspieszenia procesu sączenia, szczególnie w przypadku osadów drobnych,
zapychających pory sączka. Po przeprowadzeniu dekantacji pozostały osad przemywa
się, dodając kilkakrotnie cieczy wypłukującej zanieczyszczenia (najczęściej jest to
woda destylowana), każdorazowo zlewając roztwór na sączek.
Warunkiem dobrego sączenia jest właściwy dobór bibuły do sączenia oraz lejka i
odpowiednie przygotowanie sączka. Jakość użytej bibuły zależy od charakteru osadu
(grubo- lub drobnokrystaliczny). Firmy produkujÄ…ce sÄ…czki oznaczajÄ… typ sÄ…czka
kolorami, lecz nie ma uniwersalnych oznaczeń i dlatego należy każdorazowo zapoznać
się z oznaczeniami sączków charakterystycznych dla danej firmy. Wielkość użytego
lejka zależy od ilości osadu. Odsączony osad nie powinien zajmować więcej niż 1/3-
1/2 pojemności lejka
Przygotowanie sączka - wybrany krążek bibuły do
sączenia składa się dokładnie na pół, po czym składa się
jeszcze raz na pół, tak aby rozłożony w lejku przylegał
dokładnie do ścianek lejka (w przypadku sączenia
próżniowego i stosowania lejka Büchnera - rys. w ćw. 1 -
sączek należy wyciąć tak, aby przylegał dokładnie do dna
lejka.). Po ułożeniu saczka należy go zwilżyć wodą
destylowaną, by dobrze przylegał do lejka.
Rurka lejka powinna dotykać ścianki naczynia tak, aby
spadające podczas sączenia krople cieczy nie rozpryskiwały się, ale nie powinna
dotykać ani zanurzać się w przesączu. Zawiesinę roztworu z osadem nalewa się na
sączek po bagietce, którą należy tak trzymać, by ciecz spływała z niej na boczną
ściankę sączka. Po przesączeniu całego osadu należy przepłukać naczynie
odpowiednim rozpuszczalnikiem (najczęściej jest to woda), aby przenieść dokładnie
całość osadu na saczek. Z kolei sączek z osadem należy kilkakrotnie przepłukać
odpowiedniÄ… cieczÄ….
37
W praktyce laboratoryjnej często, dla zwiększenia szybkości czynności
laboratoryjnej, stosuje się zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem, jak to
przedstawiono na rysunku poniżej. Przy pomocy pompki wodnej uzyskuje się
podciÅ›nienie, stosujÄ…c wspomniany wyżej lejek Büchnera z odpowiednio
dopasowanym sÄ…czkiem. Z zestawem tego typu zapoznamy siÄ™ w niniejszym
ćwiczeniu.
Zakres materiału
Pierwiastki wchodzące w skład grupy miedziowców i ich konfiguracje elektronowe.
Właściwości chemiczne i fizyczne miedziowców; ich charakterystyczne reakcje
chemiczne.
Literatura uzupełniająca
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 35.5
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorganiczna , PWN, 1998  str. 592.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.2 roz. 3.3.2 i 3.3.3
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
CuSO4.5H2O płytka termoodporna
NaOH (2mol/dm3, 6 mol/dm3) zlewki 4 x 250cm3, 500cm3
glukoza 2 lejki Büchnera
skażony alkohol etylowy do przemycia zestaw do sączenia pod zmniejszonym
osadu ciśnieniem
sączki twarde (do drobnych osadów)
trójnóg
palnik
38
W zlewce o pojemności 250cm3 rozpuszczamy ok. 10g siarczanu (VI) miedzi (II)
w 100cm3 wody. Otrzymany roztwór następnie dzielimy na dwie równe części i
przelewamy do dwóch zlewek o pojemności 250cm3.
Obliczenia potrzebne do wykonania ćwiczenia
Ile cm3 2mol/dm3 roztworu NaOH należy dodać do 50cm3 roztworu zawierającego 5g
siarczanu (VI) miedzi (II) aby reakcja przebiegła w sposób stechiometryczny. Należy
pamiętać, że sól stosowana w ćwiczeniu jest pięciowodna, co trzeba uwzględnić w
obliczeniach.
Ile cm3 6mol/dm3 roztworu NaOH należy dodać do 50cm3 roztworu zawierającego 5g
pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II) aby osiągnąć 2,5-krotny nadmiar
wodorotlenku.
Część A
Preparatyka tlenku miedzi (II)
Do jednej zlewki przygotowanej na początku ćwiczeń zawierającej około 5g
siarczanu (VI) miedzi (II) dodajemy obliczonÄ… przez studenta, stechiometrycznÄ…
(chemicznie równoważną) ilość 2mol/dm3 roztworu NaOH. Pojawienie się
39
niebieskozielonego zabarwienia świadczy o utworzeniu się Cu(OH)2. Roztwór
następnie ogrzewamy na palniku do otrzymania czarnego osadu (następuje rozkład
wodorotlenku). Osad odsączamy przez sączek na lejku zwykłym, przemywamy
alkoholem i suszymy na bibule.
Część B
Preparatyka tlenku miedzi (I)
Do drugiej zlewki zawierającej analogiczną ilość siarczanu (VI) miedzi (II) jak w
części A, dodajemy 2,5 krotny nadmiar 6mol/dm3 roztworu NaOH. Początkowo
tworzy się Cu(OH)2, który następnie rozpuszcza się, tworząc ciemnoniebieski roztwór
kompleksu zawierajÄ…cego jon tetrahydrokso- miedziowy(II). Do roztworu dodajemy
10g glukozy w celu przeprowadzenia reakcji redukcji jonów miedzi (II) do miedzi (I) i
ogrzewamy na palniku do otrzymania czerwonego osadu. W momencie powstania
czerwonego osadu zawartość zlewki szybko przelewamy do uprzednio przygotowanej
zlewki o pojemności 500cm3 wypełnionej w połowie zimną wodą destylowaną. Osad
odsączamy (postępując podobnie jak w części A ćwiczenia), przemywamy alkoholem
i suszymy na bibule.
Obserwacje i wyniki
Część A Część B
barwa roztworu po
dodaniu NaOH
zwiÄ…zek obecny w
roztworze
kolor otrzymanego osadu
wzór otrzymanego
zwiÄ…zku
40
Pytania i zadania
1. Napisz równanie reakcji siarczanu(VI) miedzi(II) ze stechiometryczną i nadmiarową
ilością NaOH
2. Jaką rolę spełnia glukoza w ćwiczeniu?
3. Podaj jakiego typu reakcje przeprowadzono w obu częściach ćwiczenia?
Ćwiczenia rachunkowe
Stechiometria  dział chemii zajmującej się obliczeniami stosunków wagowych
reagujÄ…cych ze sobÄ… substancji.
Zadanie 1
Ile gramów tlenku magnezu powstanie w wyniku spalenia w tlenie 3g magnezu?
41
Zadanie 2
5g metalicznej miedzi roztworzono w kwasie azotowym (V) w wyniku czego powstał
azotan(V) miedzi(II), dwutlenek azotu i woda. Ile gram soli powstało w wyniku tej
reakcji?
Zadanie 3
Podczas ogrzewania wodorowęglanu sodu otrzymuje się węglan sodu, parę wodną i
dwutlenek węgla. Oblicz stratę na wadze powstałą przy ogrzewaniu 100g NaHCO3.
Zadanie 4
Kiedy wydzieli się więcej tlenu, czy podczas rozkładu 10g KClO3, czy 10g NaClO3?
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
42
Ćwiczenie nr 4
Właściwości ditlenku siarki
Podczas spalania siarki w tlenie tworzy siÄ™ ditlenek siarki (dopuszczalna jest
również nazwa dwutlenek siarki):
S + O2 SO2
Strukturę elektronową SO2 można przedstawić w postaci dwóch struktur
rezonansowych:
S
S
O
O
O
O
Z wodą ditlenek siarki tworzy nietrwały w stanie wolnym kwas siarkowy(IV) (kwas
siarkawy):
SO2 + H2O H2SO3
Jego sole siarczany(IV) (np. Na2SO3) i wodorosiarczany(IV) (np. NaHSO3) sÄ…
stosunkowo trwałe i w środowisku kwaśnym mają właściwości redukujące.
Reakcja łączenia się ditlenku siarki z wodą jest jedną z głównych reakcji
powstawania kwaśnych deszczy. W trakcie przeróżnych procesów spalania, zawarta w
surowcach siarka jest utleniana do ditlenku siarki, a ten przy kontakcie ze znajdujÄ…cÄ…
się w powietrzu parą wodną powoduje powstawanie kwaśnej mgły i następnie opadów
zakwaszonego deszczu. StÄ…d istotne jest monitorowanie emisji SO2 do atmosfery.
Szczególnie duże ilości tego związku emitowane są przez elektrownie węglowe.
Ditlenek siarki to nie tylko składnik  kwaśnych deszczy . Jest ważnym
wyjściowym substratem do otrzymywania tritlenku (trójtlenku) siarki, który jest
bezwodnikiem kwasu siarkowego(VI), podstawowego odczynnika w przemyśle
chemicznym.
Ditlenek siarki w obecności katalizatora, którym jest zwykle pentatlenek wanadu
- V2O5, Å‚Ä…czy siÄ™ w podwyższonej temperaturze (400-500°C) z tlenem tworzÄ…c
tritlenek siarki.
1
500o C,V2O
5
SO + O çÅ‚çÅ‚çÅ‚çÅ‚ SO
çÅ‚
2 2 3
2
43
SO3 + H2O H2SO4
Ditlenek siarki w reakcji z wodorotlenkiem potasu tworzy wodorosiarczan(IV)
potasu, który podczas ogrzewania ulega kondensacji tworząc disiarczan (IV), szeroko
stosowany reduktor w syntezie organicznej:
2KHSO3 K2S2O5 + H2O
Ditlenek siarki tworzy również z wodorotlenkiem wapnia wodorosiarczan(IV)
zwany Å‚ugiem siarczynowym. Wodorosiarczan(IV) wapnia(II) Ca(HSO3)2, rozpuszcza
ligninę, nie działa natomiast na celulozę, toteż jest używany do otrzymywania celulozy
z miazgi drzewnej.
Poniżej przedstawiono ważniejsze tlenowe kwasy siarki:
Wzór Nazwa Stopień utlenienia siarki
H2S2O4 Kwas ditionowy (III) +3
H2SO3 Kwas siarkowy (IV) +4
H2S2O5 Kwas disiarkowy (IV) +4
H2SO4 Kwas siarkowy (VI) +6
H2S2O7 Kwas disiarkowy (VI) +6
H2S2O3 Kwas tiosiarkowy +6, -2
H2S2O8 Kwas nadtlenodisiarkowy (VI) +6
Zakres materiału
Związki siarki i ich właściwości. Definicja pH.
Literatura uzupełniająca
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 20.8 i 20.9.
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorganiczna , PWN, 1998  roz. 19-5.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.1 str. 51.
44
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
Na2S2O3 10% kolbka 250cm3
HCl stęż. wkraplacz
BaCl2 1mol/dm3 pH-metr
NaOH 0,1mol/dm3 lejek
CuSO4 1% sÄ…czek
AgNO3 1% trójkąt kaolinowy
CaCl2 1% probówki
Zn(NO3 )2 1% parowniczka
Pb(NO3)2 1% zlewki 250cm3
FeCl2 1% palnik
Na2SO3
1 % roztwór fuksyny
K2Cr2O7 10%
piaskowiec
H2SO4 2mol/dm3
papierki uniwersalne
siarka sublimowana
Część A.
1. Otrzymywanie SO2 i kwasu siarkowego(IV) ( H2SO3)
Do kolby kulistej w zestawie przeznaczonym do wytwarzania gazów wsypujemy
5g Na2SO3. Rurkę odprowadzającą umieszczamy w zlewce wypełnionej ok. 150cm3
wody destylowanej (patrz rysunek). Do wkraplacza wlewamy 10cm3 kwasu solnego
stężonego. Wkraplaczem wprowadzamy stopniowo kwas do kolbki (UWAGA! W
chwili wkraplania korek wkraplacza musi być wyjęty). Roztwór z zaabsorbowanym
dwutlenkiem siarki pozostawiamy do dalszych części eksperymentu. Za pomocą pH-
metru* sprawdzamy pH roztworu w zlewce, przez którą przepływał gaz. Oznaczamy
również pH wody wodociągowej oraz wody destylowanej.
*
Pehametr jest to czuły miliwoltomierz, który stosuje się do dokładnego
oznaczenia pH (pH =  log[H+]); z obsługą tego urządzenia zapoznamy się na
ćwiczeniach.
45
Część B
1. Absorpcja ditlenku siarki w 0,01mol/dm3 roztworze NaOH
Myjemy aparat do wytwarzania gazów użyty w części A. Do kolby wsypujemy
nową porcje 2g Na2SO3, a do wkraplacza wlewamy 10cm3 stężonego HCl.
Otrzymujemy SO2 jak w części A tego ćwiczenia. Wychodzącą rurkę (odprowadzającą
wytworzony SO2) zanurzamy w zlewce zawierajÄ…cej 150cm3 0,1mol/dm3 NaOH.
Prowadzimy proces pochłaniania gazu aż do zakończenia się reakcji. Teraz do zlewki,
w której absorbowano SO2 wlewamy 20cm3 roztworu BaCl2 o stężeniu 1mol/dm3.
2. Rozpuszczalność soli kwasu siarkowego (IV)
Po 3cm3 roztworu ze zlewki (z części A) wlewamy do sześciu probówek, a
następnie do każdej z probówek wlewamy kolejno po kilka kropli 1% roztworów
CuSO4, AgNO3, CaCl2, Zn(NO3)2, Pb(NO3)2, FeCl2 .
3. Wpływ kwaśnego deszczu na piaskowiec
Wsypujemy kawałki piaskowca (materiału, z którego wykonanych jest wiele
przedmiotów kultury materialnej) do zlewki i zalewamy roztworem ditlenku siarki w
wodzie (z części A doświadczenia), tak aby cały piaskowiec był zanurzony w
roztworze.
46
Część C
WA
AÅšCIWOÅšCI RED-OKS DITLENKU SIARKI
1. Utleniające właściwości SO2
Do probówki wlewamy 3cm3 1% roztworu fuksyny (barwnik) i dodajemy kilka
kropli roztworu z zaabsorbowanym ditlenkiem siarki (roztwór ze zlewki z części A).
2. Redukujące właściwości SO2
Do probówki zawierającej 2cm3 10% dwuchromianu potasu zakwaszonego 2
kroplami stężonego kwasu siarkowego(VI) wlewamy 5cm3 roztworu ze zlewki (z
części A).
3. Spalanie siarki w powietrzu
Wsypujemy ok. 0,5g siarki do parowniczki i podpalamy jÄ… po wyciÄ…giem. Nad
palącą się siarką, ale z dala od płomienia, trzymamy mokry papierek uniwersalny.
4. Rozkład tiosiarczanu w środowisku kwaśnym
Do probówki z 4cm3 10% roztworu Na2S2O3 wlewamy 2cm3 2 mol/dm3 HCl.
Trzymamy wilgotny papierek lakmusowy nad wylotem probówki.
Obserwacje i wyniki
Część A
pH wody destylowanej
pH wody wodociÄ…gowej
pH roztworu po absorpcji gazu
odczyn roztworu po absorpcji gazu
Część B/1
opisz zmiany zachodzÄ…ce podczas
przebiegu części B pkt. 1 ćwiczenia
47
Część B/2
opisz zmiany zachodzÄ…ce w
poszczególnych probówkach
zawierajÄ…cych odpowiednio:
1) CuSO4+H2SO3
2) AgNO3+ H2SO3
3) CaCl2 + H2SO3
4) Zn(NO3)2 + H2SO3
5) Pb(NO3)2+ H2SO3
6) FeCl2 + H2SO3
Część B/3
opisz zmiany zachodzÄ…ce w zlewce
Część C/1
jak zmieniła się barwa roztworu
fuksyny?
Część C/2
barwa roztworu przed reakcjÄ…
barwa roztworu po dodaniu
zaabsorbowanego roztworu SO2
48
Część C/3
barwa płomienia
zapach
barwa papierka uniwersalnego
trzymanego nad płomieniem
Część C/4
barwa wytrÄ…conego osadu
odczyn papierka uniwersalnego
Pytania i zadania
Część A
1. Zapisz równanie reakcji chemicznej w wyniku, której otrzymujemy w ćwiczeniu
ditlenek siarki
2. Napisz wzór Lewisa ditlenku siarki
3. Dokończ i zbilansuj równanie reakcji, która zaszła podczas absorpcji SO2 w wodzie
SO2 + H2O
49
Część B/1
4. Dokończ i zbilansuj równanie reakcji absorpcji SO2 w roztworze NaOH
NaOH + SO2
5. Dokończ równanie reakcji chemicznej strącania siarczanu(IV) baru(II)
BaCl2 + SO2 + H2O
Część B/2
6. Dokończ i zbilansuj równania reakcji chemicznych zachodzących we wszystkich
probówkach
a) CuSO4+H2SO3
b) AgNO3+ H2SO3
c) CaCl2 + H2SO3
d) Zn(NO3)2 + H2SO3
e) Pb(NO3)2+ H2SO3
f) FeCl2 + H2SO3
50
Część B/3
7. Wiedząc, że jednym ze składników piaskowca (chociaż nie najważniejszym) jest
węglan wapnia zapisz równanie reakcji chemicznej zachodzącej w zlewce z
udziałem węglanu
Część C/2
8. Dokończ i zbilansuj równanie reakcji zachodzącej między dwuchromianem potasu i
SO2
K2Cr2O7 + SO2 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + K2SO4 + ..................
Część C/3
9. Dokończ i zbilansuj równanie reakcji spalania siarki w tlenie
S + O2
Część C/4
10. Uzupełnij i zbilansuj równanie reakcji chemicznej
Na2S2O3 + HCl S + SO2 +...........................
51
Ćwiczenia rachunkowe
Stechiometria, równania reakcji red-oks.
Zadanie 1
Dokończ i zbilansuj równanie reakcji red-oks i oblicz ile dm3 SO2 wydzieli się
podczas reakcji 1mola H2S z 10g tlenu?
Zadanie 2
W wyniku reakcji srebra z kwasem siarkowym(VI) wydzieliło się 28dm3 SO2. Ile
kilogramów srebra zużyto podczas tej reakcji?
52
Zadanie 3
Oblicz ile dm3 ditlenku siarki zostało wyprodukowane przez wszystkich studentów w
ćwiczeniu A (należy uwzględnić ilość stanowisk do otrzymywania gazu na całej
pracowni). Wyznaczając orientacyjne wymiary laboratorium (długość, szerokość i
wysokość) oblicz o ile zostałaby przekroczona norma zawartości SO2 w powietrzu,
jeżeli gaz w ćwiczeniu A nie byłby absorbowany w wodzie.
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
53
Ćwiczenie nr 5
Właściwości tlenków azotu
Tlenki azotu sÄ… jednymi z najgroz
niejszych gazów jakie wydzielane są w trakcie
różnorodnych procesów spalania. Rocznie do atmosfery emitowanych jest około 30
milionów ton tych substancji. Tlenki azotu znajdujące się w atmosferze powodują
powstawanie kwaśnych deszczy, fotochemicznego smogu oraz prowadzą do zaniku
warstwy ozonowej.
W wyniku różnych procesów spalania, w których uczestniczą związki
zawierające azot powstaje głównie tlenek azotu NO. W laboratorium związek ten
można otrzymać w reakcji rozcieńczonego kwasu azotowego z miedzią:
3Cu + 8HNO3 3 Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
NO jest bezbarwnym gazem, który przy kontakcie z powietrzem gwałtownie się
utlenia tworzÄ…c brunatny dwutlenek azotu:
2NO + O2 2NO2
Ten ostatni powstaje między innymi w czasie wyładowań elektrycznych w
powietrzu.
Ditlenek azotu (dopuszczalna jest także nazwa dwutlenek azotu) jest gazem
silnie toksycznym, powodującym obrzęk płuc, bóle głowy, osłabienie, dreszcze, a przy
silnych zatruciach drgawki, a nawet śmierć. NO2 jest bardzo aktywny, z niektórymi
związkami reaguje w sposób wybuchowy. Ten brunatny gaz łatwo przechodzi w ciecz,
która wrze w temperaturze 21°C, a ochÅ‚odzona do -11°C staje siÄ™ bezbarwnÄ…,
krystaliczną masą. Na podstawie pomiarów masy cząsteczkowej gazu stwierdzono
skłonność NO2 do asocjacji z wytworzeniem cząsteczek dimerycznych N2O4.
asocjacja
N2O4
2NO2
dysocjacja
54
Ditlenek azotu ogrzewany powyżej temperatury 150°C zaczyna rozkÅ‚adać siÄ™ na
tlenek azotu z wydzieleniem tlenu. W odróżnieniu od NO, ditlenek azotu dobrze
rozpuszcza się w wodzie tworząc roztwory kwaśne.
Tlenek i ditlenek azotu należą do najważniejszych tlenków tego pierwiastka.
Atom azotu może na wiązanie z tlenem wykorzystać od 1 do 5 elektronów
walencyjnych, tworząc następujące związki: N2O (tlenek diazotu), NO (tlenek azotu),
N2O3 (tritlenek diazotu), NO2 (ditlenek azotu) i N2O5 (pentatlenek diazotu).
Tritlenek diazotu jest bezwodnikiem nietrwałego i występującego tylko w
roztworach rozcieńczonych kwasu azotowego(III)  HNO2:
N2O3 + H2O 2HNO2
W miarę wzrostu stężenia kwas azotowy(III) ulega rozkładowi do kwasu
azotowego(V) i tlenku azotu. Sole kwasu azotowego(III) - azotany(III) sÄ… znacznie
trwalsze niż kwas, którego są pochodnymi.
Bezwodnikiem kwasu azotowego(V) jest N2O5  substancja stała, krystaliczna,
Å‚atwo sublimujÄ…ca.
N2O5 + H2O 2HNO3
Kwas azotowy(V) jest odczynnikiem często stosowanym w najrozmaitszych
pracach laboratoryjnych jako środek utleniający. Na skalę techniczną duże ilości
kwasu azotowego(V) są wykorzystywane do produkcji nawozów sztucznych,
materiałów wybuchowych i w wielu syntezach organicznych. Jego właściwości
utleniające są tak silne, że rozpuszcza on takie metale szlachetne jak miedz
, srebro,
rtęć.
Zakres materiału
Występowanie i właściwości związków azotu (tlenki azotu, tlenowe kwasy azotu,
amoniak).
Literatura uzupełniająca
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 21.2.1, 21.4.2, 21.6.
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorganiczna , PWN, 1998  roz. 16.
55
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
wiórki miedzi zestaw do otrzymywania gazów
oranż metylowy 5 probówek
KNO2 (roztwór nasycony) 3 pipety
H2SO4 1mol/dm3 łapa do probówek
KNO3 palnik
KI (10% roztwór)
HNO3 (1:1)
KMnO4 ( 10% roztwór)
Część A
Montujemy zestaw do otrzymywania gazów według rysunku przedstawionego
poniżej.
Do kolbki wrzucamy kilka kawałków miedzianych wiórków, a do wkraplacza
wlewamy 50cm3 kwasu azotowego(V) (rozcieńczonego z wodą w stosunku 1:1).
RurkÄ™ odprowadzajÄ…cÄ… wprowadzamy do krystalizatora z wodÄ…, a jej wylot
umieszczamy w ustawionej do góry dnem probówce wypełnionej wodą. Pamiętamy o
tym, by najpierw wyprzeć powietrze znajdujące się w wężu. Probówkę napełniamy
wydzielającym się gazem do 2/3 objętości. Jeżeli reakcja przebiega zbyt wolno kolbę
56
delikatnie ogrzewamy płomieniem palnika. Następnie próbówkę z zebranym gazem
zatykamy pod wodą korkiem i po wyjęciu z wody odwracamy wylotem do góry i
wstrząsamy kilkakrotnie do całkowitego zaadsorbowania gazu w wodzie. Badamy
odczyn roztworu papierkiem uniwersalnym.
Część B
Do probówki wsypujemy 0,5g azotanu(V) potasu, a następnie ogrzewamy
intensywnie nad palnikiem (cały czas poruszając probówką) aż do
NIEBEZPIECZEC
STWO
stopienia się soli i zapoczątkowania wydzielania się pęcherzyków gazu. Produktami
powyższej reakcji jest substancja utworzona w wyniku redukcji atomów azotu(V) i
tlen. Ogrzewamy probówkę jeszcze kilka minut. Następnie do ostudzonej probówki
dodajemy wody i rozpuszczamy pozostałą substancję. Z otrzymanego roztworu
pobieramy dwa razy po 3cm3 roztworu i wprowadzamy je do dwóch probówek
zawierajÄ…cych:
a) roztwór jodku potasu (10%) zakwaszony 2 kroplami 1mol/dm3 kwasu
siarkowego(VI);
b) roztwór nadmanganianu potasu (10%) zakwaszony 2 kroplami 1mol/dm3
kwasu siarkowego(VI)
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa powstałego gazu po kontakcie
z powietrzem
barwa papierka uniwersalnego po
zwilżeniu roztworem
odczyn roztworu
Część B
barwa roztworu jodku potasu
barwa roztworu KI po dodaniu
roztworu otrzymanego w części B
57
barwa roztworu nadmanganianu
potasu
barwa roztworu KMnO4 po dodaniu
roztworu otrzymanego w części B
Pytania i zadania
1. Jaki gaz wydziela się w reakcji miedzi z kwasem azotowym(V)? Napisz równanie
reakcji.
2. O czym świadczy zmiana zabarwienia gazu otrzymanego w części A przy
kontakcie z powietrzem? Napisz równanie reakcji.
3. O czym świadczy zmiana pH roztworu po rozpuszczeniu w nim gazu otrzymanego
w części A? Napisz równanie reakcji.
58
5. Jaka reakcja zachodzi podczas ogrzewania azotanu (V) potasu?
6. Napisz równanie reakcji chemicznej między KNO2 otrzymanym w części B
ćwiczenia i zakwaszonym roztworem KI (punkt a tego ćwiczenia).
7. Napisz równanie reakcji chemicznej między KNO2 otrzymanym w części B
ćwiczenia i zakwaszonym roztworem KMnO4 (punkt b tego ćwiczenia).
59
Ćwiczenia rachunkowe
Stechiometria, równania reakcji red-oks.
Zadanie 1
Zbilansuj równanie reakcji chemicznej obrazującej otrzymywanie wody królewskiej
oraz oblicz ile moli kwasu solnego trzeba dodać do 20g HNO3, aby reakcja zaszła ze
100% wydajnością.
HNO3 + HCl NOCl + Cl2 + H2O
Zadanie 2
Reakcja wapnia z kwasem azotowym przebiega z 85% wydajnością. Ile gram wapnia
należy użyć, aby otrzymać 15g soli?
60
Zadanie 3
W wyniku reakcji 1g srebra z kwasem azotowym(V) otrzymano między innymi
ditlenek azotu NO2. Napisz i zbilansuj równanie reakcji redoks oraz oblicz ile
czÄ…steczek ditlenku otrzymano w tej reakcji.
Zadanie 4
Oblicz ile dm3 NO2 zostało wyprodukowane przez wszystkich studentów w ćw. A
(analogicznie jak w ćwiczeniu 4 dotyczącym otrzymywania ditlenku siarki),
zakładając, że cała ilość otrzymanego NO natychmiast reaguje z tlenem dając NO2.
Oblicz, o ile została przekroczona norma zawartości NO2 w laboratorium.
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
61
Ćwiczenie nr 6
Związki kompleksowe metali przejściowych
OTRZYMYWANIE ZWI
ZKÓW KOMPLEKSOWYCH Co, Ni i Fe
Pod pojęciem związków kompleksowych (koordynacyjnych) rozumie się związki
o złożonym składzie, utworzone przez połączenie prostych jonów lub cząsteczek
z jonem lub atomem metalu za pomocÄ… wiÄ…zania koordynacyjnego. W reakcji jednego
mola cząsteczek FeCl2 z 6 molami cząsteczek KCN, otrzymujemy roztwór barwy
żółtej nie wykazujący charakterystycznych reakcji ani jonu Fe2+ z obecnego
w roztworze FeCl2 ani jonu CN , z obecnego w roztworze KCN. Utworzy siÄ™
natomiast, jon czteroujemny o składzie Fe(CN)64- zwany jonem
heksacyjanożelazianowym(II):
Fe2+ + 6CN- Fe(CN)64-
Jon ten jest trwały i wykazuje charakterystyczne reakcje chemiczne pozwalające na
odróżnienie go od jonów Fe2+ i CN- . Wzór jonu kompleksowego Fe(CN)64-, zgodnie
z badaniami strukturalnymi dowodzi, że Fe2+ otoczony jest 6 jonami CN-,
znajdującymi się w narożach ośmiościanu.
_
CN
_
_
CN CN
Fe2+
_
_
CN CN
_
CN
W tym kompleksie jon żelaza(II) nazywany jest jonem centralnym. W typowych
związkach kompleksowych atomem (jonem) centralnym są najczęściej pierwiastki
przejściowe.
Atom lub jon centralny przyłącza, czyli koordynuje pewną liczbę jonów
ujemnych np. F-, Cl-, CN-, NCS- lub cząsteczek obojętnych, np. H2O, NH3,
NH2CH2CH2NH2 zwanych ligandami. W jonie [Fe(CN)6]4- przyłączonymi ligandami
62
są jony CN-. Ligandy bezpośrednio otaczające atom lub jon centralny tworzą
wewnętrzną sferę koordynacyjną - zaznacza się ją zwykle nawiasem kwadratowym.
Liczbę atomów bezpośrednio koordynowanych przez jon centralny nazywa się liczbą
koordynacyjnÄ… (LK). Znane sÄ… kompleksy o liczbach koordynacyjnych od 2 do 8 (a
niekiedy i większych). Ligandy dostarczające dwu lub więcej miejsc koordynacyjnych
nazywamy ligandami chelatowymi (kleszczowymi), a typowym przykładem są:
etylenodiamina - en, NH2CH2CH2NH2
OH
H3C C N
dimetyloglioksym
H3C C N
OH
anion kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA)
_
4
OOC CH2 CH2 COO
N CH2 CH2 N
OOC CH2 CH2 COO
Związki z udziałem takich ligandów nazywamy kompleksami chelatowymi.
Jedną z najbardziej typowych cech połączeń tego typu jest obecność pierścienia (lub
pierścieni), np.:
CH2 CH2
NH2 NH2
kompleks chelatowy
Cu
[Cu(en)2]2+
NH2 NH2
CH2 CH2
NH3
NH3
kompleks z ligandem
Cu
jednofunkcyjnym
NH3
NH3
[Cu(NH3)4]2+
63
Znaki i wielkość ładunku kompleksu można określić z algebraicznej sumy
ładunków jonów tworzących kompleks, np.:
[Cu(NH3)4]2+ (+2) + 4 x 0 = (+2)
[Fe(CN)6]3- (+3) + 6 x (-1) = (-3)
[ZnCl2(H2O)2] (+2) + 2 x (-1) + 2 x 0 = 0
Izomeria związków kompleksowych
Izomerią nazywa się występowanie dwóch lub więcej związków chemicznych o
takim samym składzie chemicznym, różniących się jednak strukturą cząsteczki, co
pociąga za sobą także odmienność właściwości chemicznych. Wyróżniamy dwa
podstawowe rodzaje izomerii związków kompleksowych:
- strukturalną - poszczególne izomery strukturalne mają ten sam skład chemiczny
(wzór strukturalny), ale różnią się uszeregowaniem atomów lub podstawników w
cząsteczkach (różnią się wewnętrzną sferą koordynacyjną)
- stereoizomerię - stereoizomery mają identyczny skład wewnętrznej sfery
koordynacyjnej, różnią się natomiast rozmieszczeniem ligandów wokół atomu
centralnego.
Do najważniejszych rodzajów izomerii strukturalnej należą:
izomeria jonowa - różne położenie anionów i kationów np.:
[PtCl2(NH3)4]Br2 i [PtBr2(NH3)4]Cl2
izomeria hydratacyjna - różne położenia cząsteczek wody w wewnętrznej lub
zewnętrznej sferze koordynacji kompleksu np.:
" "
[Cr(H2O)6]Cl3 [CrCl(H2O)5]Cl2 H2O [CrCl2(H2O)4]Cl 2H2O
izomeria koordynacyjna - w kompleksach majÄ…cych dwa centra koordynacyjne, w
których ligandy przyłączane są do różnych metali np.:
[Co(NH3)6][Cr(CN)6] i [Cr(NH3)6][Co(CN)6]
izomeria wiązaniowa - pojawia się wtedy, gdy ligand może się łączyć z atomem
centralnym za pośrednictwem dwóch różnych atomów np.: NO2 może łączyć się z
atomem centralnym - kobaltem za pośrednictwem atomu azotu lub za
pośrednictwem atomu tlenu np.
64
[Co(-NO2)(NH3)5]Cl2 [Co(-ONO)(NH3)5]Cl2
Stereoizomeria występuje w przypadku gdy LK wynosi co najmniej 4 i nie pojawia się
nigdy, jeżeli wszystkie ligandy są takie same. Stereoizomerię można podzielić na:
geometryczną (cis i trans) oraz optyczną (izomery różnią się kierunkiem skręcania
płaszczyzny polaryzacji światła przechodzącego przez substancję).
Izomeria geometryczna możliwa jest w kompleksach płasko-kwadratowych i
oktaedrycznych: dwa takie same ligandy są ułożone jako sąsiadujące (cis) lub jako
przeciwległe (trans) np.:
H3N Cl H3N Cl
Pt Pt
H3NCl Cl NH3
cis (żółty) trans (bladożółty)
NH3
NH3
H3N Cl
H3N Cl
Co
Co
Cl NH3
H3N Cl
NH3
NH3
cis (fioletowy) trans (zielony)
Izomeria optyczna - substancja optycznie aktywna tworzy dwie odmiany odznaczajÄ…ce
się zdolnością do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego przechodzącego
przez tę substancję. Taką właściwość mogą wykazywać tylko kompleksy, które nie
mają żadnej płaszczyzny ani środka symetrii, a oba związki różnią się tak jak
przedmiot od jego odbicia lustrzanego (porównajmy ułożenie atomów w dwu
przedstawionych poniżej jonach kompleksowych).
+ +
Cl Cl
Cl H2N CH2 CH2 H2N Cl
Co Co
NH2 H2N CH2 CH2 H2N NH2
NH2 CH2
CH2 NH2
CH2 CH2
65
Trwałość związków kompleksowych
Właściwości kompleksu zależą od natury jonu metalu i liganda, wchodzących
w skład związku, od struktury kompleksu i rodzaju powstającego wiązania
chemicznego. Pod względem zdolności do tworzenia kompleksów jony metali można
podzielić na:
" jony metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych, lantanowców i
aktynowców; ta grupa metali wykazuje słabe właściwości kompleksotwórcze.
" jony metali przejściowych; te mają znaczną tendencję do tworzenia trwałych
kompleksów
Wyraz
ny wpływ na trwałość kompleksów metali mają następujące czynniki:
" zasadowość liganda - im jest ona większa tym większa jest skłonność liganda
do tworzenia trwałych kompleksów z metalami
" względy przestrzenne
" efekt chelatowania - trwałość kompleksu chelatowego jest większa niż w
przypadku analogicznego kompleksu prostego (jednofunkcyjnego)
" rozmiary pierścienia chelatowego
" konfiguracja elektronowa atomu centralnego
Ważną rolę w tworzeniu kompleksów odgrywa stężenie jonów wodorowych (H+).
Ponieważ ligandy sÄ… zwykle zasadami (wedÅ‚ug Brönsteda) i ulegajÄ… protonowaniu,
stężenie wolnego ligandu zależy od pH.
Ilościowo trwałość związków kompleksowych opisuje stała trwałości. Tworzenie
kompleksów w roztworze następuje w sposób stopniowy, np.:
Ag+ + NH3 [Ag(NH3)]+
[Ag(NH3)]+ + NH3 [Ag(NH3)2]+
Kolejne stałe trwałości obu etapów reakcji wynoszą:
[Ag(NH3)]
K1 =
[Ag][NH3]
[Ag(NH3)2 ]
K2 = , ładunki, dla uproszczenia pominięto
[Ag(NH3)][NH3]
Ogólna staÅ‚a trwaÅ‚oÅ›ci jest iloczynem kolejnych staÅ‚ych trwaÅ‚oÅ›ci: ² = K1 " K2
66
Rozpuszczalność kompleksów
To czy określony związek chemiczny dobrze rozpuszcza się w danym
rozpuszczalniku uwarunkowane jest powinowactwem czÄ…steczek substancji
rozpuszczonej i czÄ…steczek rozpuszczalnika. Woda jest rozpuszczalnikiem o
charakterze polarnym. Obecność w ligandzie grup hydrofilowych tj. grup atomów
nadających cząsteczce polarność, zwiększa rozpuszczalność kompleksów w wodzie.
Barwa ligandów i kompleksów
Znaczną część reakcji tworzenia się kompleksów stanowią reakcje barwne.
Istnieje zależność pomiędzy zabarwieniem substancji, a jej strukturą elektronową.
Jeżeli pod wpływem promieniowania elektrony w cząsteczce zostaną przeniesione ze
stanu podstawowego do jednego ze stanów wzbudzonych, to cząsteczka ta wykazuje
absorpcję w części widzialnej lub nadfiolecie (w tym drugim przypadku jest
bezbarwna).
Zakres materiału
Związki kompleksowe. Budowa i właściwości kompleksów, liczba koordynacyjna,
czynniki wpływające na trwałość kompleksów, izomeria związków kompleksowych.
Znajomość równań reakcji chemicznych zachodzących podczas wykonywania
ćwiczenia.
Literatura uzupełniająca
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 15.1, 15.3, 15.6, 15.7
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorg. , PWN, 1998  roz. 6-1, 6-2, 6-4.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
dwumetyloglioksym (roztwór amoniakalny, 5 próbówek
wodno-alkoholowy) bagietka
NH4SCN (roztwór 0,01mol/dm3) pipety
NiCl2 palnik
67
Co(NO3)2
KNO3 (nasycony roztwór)
C2H5OH + C2H5OC2H5 (mieszanina)
CH3COOH 0,5mol/dm3
KNO2 stały
FeCl3 0,05mol/dm3
K4[Fe(CN)6] 0,05mol/dm3
EDTA 0,05mol/dm3
Część A
Do probówki wprowadzamy 1cm3 0,05mol/dm3 chlorku żelaza(III). Następnie
dodajemy kilka kropli roztworu heksacyjanożelazianu(II) potasu. Obserwujemy
zmianÄ™ barwy.
Część B
Do probówki wprowadzamy 0,1g chlorku niklu(II) i rozpuszczamy w 4cm3
wody. Następnie dodajemy kilka kropli amoniakalnego wodno-alkoholowego
roztworu dwumetyloglioksymu. Reakcja przebiega z wydzieleniem siÄ™
nierozpuszczalnego osadu dwumetyloglioksymu niklu. Zwracamy uwagÄ™ na jego
zabarwienie.
Część C
Do probówki wlewamy 1cm3 nasyconego roztworu soli azotanu(V) kobaltu(II) i
3cm3 nasyconego roztworu tiocyjanianu (rodanku) amonowego; powstaje roztwór
tetratiocyjanianokobaltanu(II) amonu - (NH4)2[Co(SCN)4]. Otrzymany roztwór
rozcieńczamy wodą aż do zmiany zabarwienia, następnie dodajemy 1cm3 mieszaniny
alkoholu etylowego z eterem dwuetylowym, mieszamy roztwór bagietką i
obserwujemy zmianÄ™ zabarwienia
Część D
Do probówki wprowadzamy 2cm3 nasyconego roztworu azotanu(V) kobaltu(II) i
0,2g krystalicznego azotanu(III) potasu. Dodajemy kilka kropli 2mol/dm3 kwasu
octowego, podgrzewamy nad palnikiem. Obserwujemy zabarwienie wydzielajÄ…cego
68
się gazu. Po kilku minutach następuje wydzielanie się osadu kompleksu
heksaazotano(V) kobaltanu(III) potasu - K3[Co(NO2)6].
Część E
Przygotowujemy dwie probówki w następujący sposób:
W probówce nr 1 umieszczamy 1cm3 0,05mol/ dm3 roztworu FeCl3. W probówce nr 2
umieszczamy 1cm3 0,05mol/ dm3 roztworu FeCl3 oraz dodajemy 2cm3 0,05mol/dm3
roztworu EDTA. Następnie do obu probówek dolewamy kilka kropli 0,01mol/dm3
roztworu tiocyjanianu amonu. Obserwujemy zmiany barwy w probówkach.
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa roztworu przed dodaniem K4[Fe(CN)6]
barwa roztworu po reakcji
Część B
barwa roztworu NiCl2
barwa powstałego osadu
Część C
barwa roztworu Co(NO3)2
barwa roztworu po dodaniu NH4SCN
barwa roztworu po rozcieńczeniu wodą
barwa roztworu po dodaniu mieszaniny
alkoholu etylowego i eteru dietylowego
Część D
barwa roztworu soli kobaltu
barwa wydzielajÄ…cego siÄ™ gazu
barwa wydzielonego osadu
Część E
barwa roztworu chlorku żelaza
69
barwa roztworu w probówce nr 1 po dodaniu
tiocyjanianu amonu
barwa roztworu w probówce nr 2 po dodaniu
tiocyjanianu amonu
Pytania i zadania
1. Oznacz stopnie utlenienia żelaza w substancjach występujących poniżej oraz
zbilansuj poniższe równanie reakcji chemicznej.
FeCl3 + K4[(Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3 + KCl
2. W jaki sposób można zidentyfikować obecność jonów niklu (II) w roztworze?
3. Dokończ równanie reakcji. Wyjaśnij, dlaczego roztwór powstałego kompleksu ma
inną barwę po rozcieńczeniu wodą, a inną po dodaniu mieszaniny alkoholu i eteru.
Co(NO3)2 + NH4SCN
70
4. Na jakim stopniu utlenienia jest kobalt w substratach i produktach w podanym
poniżej procesie chemicznym?
Co(NO3)2 K3[Co(NO2)6]
5. Dokończ równanie reakcji biorąc pod uwagę, że powstaje kompleks żelaza o liczbie
koordynacyjnej 6.
FeCl3 + NH4SCN
6. Dlaczego w probówce nr 2 w części E nie powstał czerwony kompleks rodanku z
jonem Fe3+ ?
7. Ćwiczenia rachunkowe  pisanie wzorów Lewisa.
Zadanie 1
Napisz wzory elektronowe (Lewisa) następujących substancji chemicznych:
H2O HCl
CO2 H2O2
71
Zadanie 2
Napisz wzory elektronowe kwasu azotowego(V) i kwasu azotowego(III).
Zadanie 3
Napisz wzory Lewisa następujących soli.
CaCO3 AlPO4
KClO4 CH3COONa
Zadanie 4
Napisz wzory elektronowe związków, które nie spełniają reguły oktetu.
BF3 PCl5
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
72
Ćwiczenie nr 7
Właściwości utleniająco-redukujące związków
chemicznych
PROCESY UTLENIANIA I REDUKCJI
Terminem utlenianie określano początkowo procesy polegające na przyłączeniu
tlenu, terminem redukcja natomiast - procesy polegajÄ…ce na oddawaniu tlenu przez
substancję. Póz
niej znacznie rozszerzono znaczenie tych pojęć.
Reakcję chemiczną zalicza się do procesów utleniania i redukcji jeżeli
przemianie substratów w produkty towarzyszy zmiana stopnia utlenienia
pierwiastków.
Stopniem utlenienia pierwiastka wchodzącego w skład określonej substancji,
nazywamy liczbę dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych
przypisanych atomom danego pierwiastka zakładając, że w cząsteczkach tej
substancji występuje wiązanie jonowe.
Proces utleniania związany jest z podwyższeniem stopnia utlenienia, a proces
redukcji z obniżeniem stopnia utlenienia. Ponieważ każdej reakcji utlenienia
towarzyszy zawsze reakcja redukcji, wobec tego procesy takie nazywa siÄ™ reakcjami
utlenienia i redukcji lub reakcjami red-ox. Substancje, które zawierają atomy ulegające
redukcji nazywamy utleniaczami, natomiast substancje, których atomy ulegają
utlenieniu nazywamy reduktorami.
Proces utlenienia związany jest z oddaniem elektronów, a proces redukcji z pobraniem
elektronów. Ogólna liczba elektronów pobrana przez utleniacz równa się liczbie
elektronów oddanych przez reduktor i jest to podstawa do układania bilansu w
reakcjach red-ox np.
3Cu + 8HNO3 3 Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
0 +2
Cu - 2e Cu 3 (utlenianie)
+5 +2
N + 3e N 2 (redukcja)
73
W niektórych reakcjach następuje zmiana stopnia utlenienia tylko jednego
pierwiastka - część jego atomów utlenia się, a część redukuje. Są to tzw. reakcje
dysproporcjonowania np.
3NaClO NaClO3 + 2NaCl
+1 +5
Cl - 4e Cl 1 (utlenianie)
+1 -1
Cl + 2e Cl 2 (redukcja)
Atomy chloru spełniają w tym przypadku rolę zarówno utleniacza jak i reduktora.
Do silnych utleniaczy należą niemetale takie jak tlen, siarka, fluor, chlor, brom,
jod oraz kationy metali na wyższym stopniu utlenienia np. Fe3+, Sn4+ i również takie
zwiÄ…zki jak: KMnO4, K2Cr2O4, H2O2. Silnymi reduktorami sÄ… natomiast metale
(np. Na, Zn, Cu, Fe, Ni, Co), wodór, tlenek węgla i aniony niemetali (np. I-, Br-, Cl-).
Właściwości uleniająco-redukujących manganu
Mangan w swoich związkach występuje najczęściej na stopniach utlenienia +2,
+3, +4, +6, +7. ZwiÄ…zki manganu(II), manganu (IV) (np. MnO2 i manganiany(IV))
oraz manganiany(VII) (często według starej nomenklatury nazywane
nadmanganianami), stapiane z Na2CO3 (lub z mocnymi zasadami) i prażone na
powietrzu przechodzÄ… w pochodne Mn(VI), czyli manganiany(VI) :
2MnO + 2 Na2CO3 + 2O2 2Na2MnO4 + 2CO2
Manganiany(VI) (zielone) w roztworach kwaśnych ulegają reakcji
dysproporcjonowania do MnO2 i do manganianów(VII) (fioletowo-czerwone),
3K2MnO4 + 2H2SO4 2KMnO4 + MnO2 +2H2O + 2K2SO4
Dodanie zasady do tego roztworu daje reakcjÄ™ odwrotnÄ…
2KMnO4 + MnO2 + 4KOH 3K2MnO4 + 2 H2O
74
Manganiany(VII) są dobrymi utleniaczami przy czym same redukują się do związków
manganu(IV) (jeżeli odczyn roztworu jest obojętny) i soli manganu (II) (w roztworach
kwaśnych):
3 C2H5OH + 2KMnO4 2MnO2 + 2KOH + 2H2O + 3 CH3CHO
10 FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5 Fe2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Właściwości utleniająco-redukujące fluorowców.
Do fluorowców należą: fluor, chlor, brom, jod i astat. Wszystkie pierwiastki są
typowymi niemetalami tworzÄ…cymi czÄ…steczki dwuatomowe. Ich atomy zawierajÄ… po
siedem elektronów walencyjnych, tworzących w stanie podstawowym konfigurację
s2p5. Cechuje je duża łatwość pobierania jednego elektronu i przechodzenia w aniony.
Fluorowce sÄ… bardzo silnymi utleniaczami, a ich aniony X- silnymi reduktorami.
Właściwości utleniające maleją w szeregu od fluoru do jodu, a właściwości redukujące
wzrastajÄ… od F- do I-.
Zakres materiału
Definicja stopnia utlenienia. Pojęcie utleniacza i reduktora, umiejętność określenia
stopnia utlenienia oraz zbilansowania równania chemicznego. Właściwości
utleniająco-redukcyjne związków manganu, fluorowców oraz związków siarki i azotu.
Literatura uzupełniająca:
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 12.1, 12.2.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.1 roz. 5.5.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
PbO2 (proszek) pipety
HCl (stężony) 9 probówek
papierek jodoskrobiowy palnik
HNO3 (stężony)
FeS (stały)
75
NH4SCN
CH3COOH (roztwór 2mol/dm3)
H2SO4 stęż.
KMnO4 (roztwór 0,05mol/dm3)
Na2SO3
H2S aq.
I2 aq.
Cl2 aq.
KI (roztwór 10%)
H2SO4 2mol/dm3
Część A
Do probówki wprowadzamy 0,1g sproszkowanego ditlenku ołowiu i dodajemy
2cm3 stężonego kwasu solnego. Probówkę ostrożnie ogrzewamy płomieniem palnika.
Zwracamy uwagÄ™ na zabarwienie powstajÄ…cego zwiÄ…zku. Na podstawie
charakterystycznego zapachu oraz zmiany barwy wilgotnego papierka
jodoskrobiowego przyłożonego do wylotu probówki określamy rodzaj wydzielającego
się gazu. Papierek jodoskrobiowy to bibuła nasączona roztworem jodku potasu i
skrobii. W atmosferze gazu utleniajÄ…cego jon jodkowy I- utlenia siÄ™ do wolnego jodu
I2, który ze skrobią zawartą w papierku jodoskrobiowym tworzy fioletowy związek.
Część B
Do probówki wprowadzamy 2g siarczku żelaza(II) - FeS i dodajemy 1,5cm3
stężonego kwasu azotowego. (Przelewamy kilka kropel z tak przygotowanego
roztworu do innej probówki i dodajemy do niej również kilka kropli tiocyjanianu
amonu - zwanego także rodankiem amonu; obserwujemy barwę roztworu). Probówkę
ogrzewamy małym płomieniem palnika. Zwracamy uwagę na wydzielający się gaz i
powstający osad. Dodajemy kilka kropli roztworu NH4SCN w celu określenia stopnia
utlenienia żelaza.
Część C
Do 3 probówek wprowadzamy po kilka kropel 0,05mol/dm3 roztworu
manganianu(VII) potasu i 1cm3 2mol/dm3 kwasu siarkowego. Do pierwszej probówki
dodajemy 1cm3 świeżo sporządzonej wody siarkowodorowej (woda nasycona
76
siarkowodorem - H2S), do drugiej 0,2g kryształków siarczanu(IV) sodu, a do trzeciej
1cm3 stężonego kwasu octowego. Zwracamy uwagę, w których probówkach nastąpiło
odbarwienie roztworu manganianu(VII).
Część D
1. Do dwóch probówek wprowadzamy po 1,5cm3 wody nasyconej jodem. Do
pierwszej probówki dodajemy 1cm3 wody chlorowej (roztwór chloru w wodzie), a do
drugiej 1cm3 wody siarkowodorowej. W obu przypadkach zwracamy uwagÄ™ na
zabarwienie roztworu i wydzielajÄ…ce siÄ™ osady.
2. Do dwóch probówek wprowadzamy po 1,5cm3 10% roztworu jodku potasu i
po 1cm3 2mol/dm3 H2SO4. Do pierwszej probówki dodajemy 1cm3 wody
siarkowodorowej, a do drugiej 1cm3 0,05mol/dm3 roztworu manganianu(VII) potasu.
Obserwujemy reakcje.
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa powstajÄ…cego osadu
zabarwienie papierka jodoskrobiowego
wzór wydzielającego się gazu
Część B
barwa strÄ…canego osadu
barwa wydzielajÄ…cego siÄ™ gazu
zabarwienie roztworu po dodaniu NH4SCN
Część C
H2S aq. Na2SO3 CH3COOH
odbarwienie roztworu KMnO4 + H2SO4 po
dodaniu
Część D
77
Cl2 aq. H2S aq.
odbarwienie roztworu jodu po dodaniu
czy obserwujemy wytrÄ…cenie osadu?
H2S aq. KMnO4
barwa roztworu KI po dodaniu
Pytania i zadania
1. O czym świadczy zmiana barwy papierka jodoskrobiowego w części A ćwiczenia?
Dokończ równanie reakcji i przeprowadz
bilans elektronowy.
PbO2 + HCl
2. Jaki gaz i jaka sól powstaje w części B ćwiczenia? O czym świadczy
charakterystyczne zabarwienie roztworu po dodaniu tiocyjanianu amonu?
3. Dokończ równanie reakcji i napisz bilans elektronowy.
FeS + HNO3
78
4. Dokończ równania reakcji i przeprowadz
bilans elektronowy.
KMnO4 + H2S + H2SO4
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4
KMnO4 + H2SO4 + CH3COOH
5. Napisz bilans elektronowy następujących reakcji chemicznych.
I2 + Cl2 + H2O HIO3 + HCl
I2 + H2S HI + S
KI + H2SO4 + KMnO4
Ćwiczenia rachunkowe
Pisanie równań reakcji red-oks
REGUA
Y STOSOWANE PRZY OBLICZANIU STOPNI UTLENIENIA
" Suma stopni utlenienia w związku musi być równa zero (ładunek cząsteczki
obojętny)
" Suma stopni utlenienia w jonie jest równa ładunkowi jonu
" Fluor we wszystkich związkach ma stopień utlenienia -1; np. HF, CaF2
79
" Tlen ma stopień utlenienia -2 z wyjątkiem nadtlenku wodoru H2O2 gdzie tlen -1
oraz fluorku tlenu OF2 gdzie tlen +2
" Wodór występuje na stopniu utlenienia +1 z wyjątkiem wodorków pierwiastków
mniej od niego elektroujemnych, gdzie wodór -1; np. NaH, CaH2
" Stopień utlenienia litowców +1; np. K2O
" Stopie utlenienia berylowców +2; np. BaCl2, MgO
" Stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zawsze zero
Zadanie 1
Oblicz stopnie utlenienia w następujących związkach chemicznych:
a) H2O2 b) K2Cr2O7 c) N2O5
d) Ca(HS)2 e) KClO4 f) Br2
g) KAl(SO4)2 h) NaMnO4 i) (NH4)Fe(SO4)2
Zadanie 2
Zbilansuj równanie reakcji red-oks i oblicz ile gram KMnO4 musi przereagować z
kwasem solnym aby otrzymać 30dm3 chloru.
80
Zadanie 3
Dokończ i zbilansuj następujące równania reakcji red-oks.
KNO2 + KMnO4 + H2SO4
K2Cr2O7 + HCl
Zadanie 5
Dokończ i zbilansuj następujące reakcje dysproporcjonowania.
H2O2
KClO3
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
81
Ćwiczenie nr 8
Sole kwasu węglowego
Spośród nieorganicznych związków węgla najistotniejszą rolę w przyrodzie
odgrywają tlenek i ditlenek węgla oraz kwas węglowy i jego sole - węglany. Ditlenek
węgla jest to związek bardzo trwały, który rozpada się dopiero w wysokich
temperaturach. CO2 jest bezwodnikiem kwasu węglowego, chociaż tylko znikomy
procent (około 0,1%) rozpuszczonego w wodzie ditlenek węgla reaguje z wodą
tworząc H2CO3, przy czym ustalają się następujące równowagi:
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3-
HCO3- + H2O H3O+ + CO32-
Kwas węglowy jest kwasem słabym, dwuprotonowym. Tworzy dwa szeregi soli:
wodorowęglany MIHCO3 (potocznie zwane kwaśnymi węglanami, M=metal)) i
węglany MI2CO3 (węglany obojętne). Spośród węglanów tylko węglany litowców
rozpuszczają się łatwo w wodzie. Natomiast wszystkie wodorowęglany, z wyjątkiem
trudno rozpuszczalnego NaHCO3, sÄ… Å‚atwo rozpuszczalne w wodzie. Podczas
ogrzewania wodorowęglany rozkładają się, uwalniając CO2 oraz wodę i przechodzą w
węglany:
MII(HCO3)2 MIICO3 + H2O + CO2
Pod wpływem CO2 może nastąpić także odwrotna reakcja przemiany węglanów w
wodorowęglany (na skutek czego zachodzi np. erozja skał wapiennych). W wyniku
ogrzewania następuje rozkład węglanów na tlenek metalu i CO2
MIICO3 MIIO + CO2
Również poprzez działanie kwasów na węglany otrzymuje się ditlenek węgla:
MIICO3 + 2HCl MIICl2 + CO2 + H2O
Zakres materiału
Węgiel, jego związki oraz ich właściwości
82
Literatura uzupełniająca:
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 22.2, 22.5
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorg. , PWN, 1998  roz. 14.1 do 14-4.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
marmur (proszek) pipety
HCl (stężony) 6 probówek
lakmus (roztwór) zestaw do wytwarzania gazów
Na2CO3 (roztwór 20%) łapa do probówek
BaCl2 (roztwór 10%) probówki ze szlifem i korkiem szklanym
[Cu(OH)]2CO3
AgNO3 (roztwór 10%)
NaOH 2mol/dm3
Ca(OH)2 (nasycony roztwór)
CaCO3 (proszek)
Część A
Do kolby kulistej w zestawie do otrzymywania gazów (patrz ćwicz. 4)
wprowadzamy ok. 5g marmuru (CaCO3), zaś do wkraplacza około 20cm3 stężonego
HCl. Rurkę, która jest zakończona kapilarą odprowadzającą gaz, wkładamy do
probówki wypełnionej w 1/3 objętości roztworem lakmusu. Przygotowujemy drugą
taką samą probówkę z roztworem lakmusu dla porównania barwy. Wkraplamy kwas
do kolbki, a wytworzony gaz przepuszczamy przez roztwór lakmusu. Obserwujemy
reakcje zachodzące w kolbce oraz zmianę zabarwienia lakmusu w probówce.
Część B
Do dwóch probówek wprowadzamy po 1,5cm3 20% roztworu węglanu
sodowego; do pierwszej probówki dodajemy 1,5cm3 roztworu chlorku baru, do drugiej
- taką samą objętość roztworu azotanu srebra. Obserwujemy zmiany zachodzące w
probówce.
83
Część C
Zestawiamy aparaturę do otrzymywania gazów podobnie jak w części A. Do
probówki, do której wprowadzamy końcówkę rurki nalewamy wody wapiennej tj.
nasyconego roztworu Ca(OH)2. Gaz przepuszczamy aż do momentu rozpuszczenia się
początkowo wydzielonego osadu węglanu wapnia. Otrzymany roztwór rozdzielamy na
dwie części i wlewamy do dwóch probówek. Jedną ostrożnie ogrzewamy, do drugiej
zaÅ› dodajemy 3cm3 2mol/dm3 roztworu wodorotlenku sodowego. Zwracamy uwagÄ™ na
wytrącanie się osadów w obu probówkach.
Część D
Do jednej probówki wprowadzamy 0,5g zasadowego węglanu miedzi(II),
[Cu(OH)]2CO3, do drugiej probówki wprowadzamy taką samą ilość sproszkowanego
węglanu wapniowego (sproszkowana kreda). Probówkę z solą miedziową zatykamy
korkiem z rurką odprowadzającą gaz wydzielający się przy rozkładzie soli. Wylot
rurki zanurzamy w probówce z wodą wapienną. Probówkę z zasadowym węglanem
miedziowym ogrzewamy małym płomieniem. Analogiczne doświadczenie
przeprowadzamy z węglanem wapnia ogrzewając probówkę energiczniej i przez
dłuższy czas. Zwracamy uwagę na różnice trwałości termicznej obu soli.
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa poczÄ…tkowa roztworu lakmusu
barwa roztworu po absorpcji gazu
odczyn roztworu po absorpcji gazu
Część B
barwa osadu strÄ…canego przez BaCl2
barwa osadu strÄ…conego przez AgNO3
Część C
barwa strÄ…conego osadu
84
barwa roztworu po rozpuszczeniu osadu
Część D
barwa [Cu(OH)]2CO3 przed prażeniem
barwa [Cu(OH)]2CO3 po prażeniu
zmiany zachodzące w probówce po
przepuszczeniu gazów wydzielających się
podczas rozkładu zasadowego węglanu miedzi
barwa węglanu wapnia przed prażeniem
barwa węglanu wapnia po prażeniu
zmiany zachodzące w probówce po
przepuszczeniu gazów wydzielających się
podczas rozkładu węglanu wapnia
Pytania i zadania
1. Zapisz równanie reakcji chemicznej marmuru z kwasem solnym. W jaki sposób
wydzielający się gaz reaguje z wodą? Zapisz również równanie tej reakcji.
2. Dokończ równania reakcji chemicznej
Na2CO3 + BaCl2
Na2CO3 + AgNO3
85
3. Zapisz równania reakcji zachodzących podczas absorpcji CO2 w wodzie wapiennej.
4. Dokończ równania reakcji chemicznych
Ca(HCO3)2 (rozkład termiczny)
Ca(HCO3)2 + NaOH
5. Podaj równania reakcji rozkładu termicznego zasadowego węglanu miedzi(II)
i węglanu wapnia.
Ćwiczenia rachunkowe
Stężenie procentowe
Stężenie procentowe informuje nas ile substancji (ms) znajduje się w 100g roztworu
(mr), czyli jest to stosunek masy substancji do masy roztworu wyrażony w %.
ms
ms  mr
c% = 100% ;
mr
cp  100%
Masa roztworu to suma mas substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika
86
Zadanie 1
Oblicz stężenie procentowe roztworu otrzymanego po rozpuszczeniu 425g NaCl w
1,5kg wody destylowanej.
Zadanie 2
Ile gramów pięciowodnego siarczanu miedzi należy odważyć aby otrzymać 600g 30%
roztworu tej soli?
Zadanie 3
Ile gramów wody zawiera 400g roztworu soli o stężeniu 20%?
87
Zadanie 4
Ile moli NaOH potrzeba do przygotowania 200g 5% roztworu?
Zadanie 5
Obliczyć stężenie % H2O2 w wodnym roztworze o gęstości 1,02g/cm3 wiedząc, że
1dm3 takiego roztworu zawiera 61,2g H2O2.
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
88
Ćwiczenie nr 9
ZwiÄ…zki krzemu
Krzem jest drugim po tlenie pierwiastkiem pod względem rozpowszechnienia w
skorupie ziemskiej. Czysty krzem jest bardzo twardy, kruchy i ma sieć krystaliczna
analogiczną do sieci diamentu. Krzem nie rozpuszcza się w większości kwasów, ulega
tylko działaniu kwasu azotowego i fluorowodorowego.
Najważniejszym związkiem krzemu z tlenem jest krzemionka (SiO2), której
najczęstsze odmiany polimorficzne to kwarc i krystobalit. Stopiony i szybko
schłodzony kwarc przechodzi w bezpostaciowe szkło kwarcowe.
Ditlenek krzemu, chociaż trudno rozpuszczalny w wodzie, jest tlenkiem
kwasowym i z zasadami tworzy rozpuszczalne w wodzie krzemiany (tzw. szkło
wodne):
2NaOH + SiO2 Na2SiO3 + H2O
4NaOH + SiO2 Na4SiO4 + 2 H2O
Krzemiany otrzymuje się również przez stapianie krzemionki z węglanem sodu:
Na2CO3 ,1700K
SiO2 çÅ‚çÅ‚çÅ‚çÅ‚çÅ‚çÅ‚ CO2 + Na2SiO3
Krzem tworzy związki z wodorem o ogólny wzorze SinH2n+2 zwane silanami.
Można je otrzymać przez reakcje krzemku magnezu z kwasem:
H2SO4
2Mg + Si Mg2Si çÅ‚çÅ‚çÅ‚
çÅ‚SinH2n+2
Pod wpływem wody silany natychmiast hydrolizują, a przy zetknięciu z
powietrzem zapalajÄ… siÄ™ samorzutnie:
Si3H8 + 6H2O 3SiO2 + 10H2
Si3H8 + 5O2 3SiO2 + 4H2O
Krzem tworzy również związki z chlorowcami, a na szczególną uwagę zasługuje
reakcja pomiędzy krzemionką, a fluorowodorem (trawienie szkła):
SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O
Zakres materiału
Związki krzemu i ich właściwości.
89
Literatura uzupełniająca:
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. od 22.9 do 22.17
" F.A. Cotton, G. Wilkinson,  Chemia nieorganiczna , PWN, 1998  str. 174-176, roz.15-5.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
SiO2 (proszek) 8 probówek
Mg (proszek) bagietka
HCl 4 mol/dm3 i 2 mol/dm3 3 tygielki
HCl stęż. trójkąt kaolinowy
marmur probówka ze szlifem i szklanym korkiem
Na2SiO3 (roztwór 5% i 40%) pipeta
NaOH (stały)
silikażel
CaCl2 (roztwór 10%)
Co(NO3)2 (roztwór 10%)
Pb(NO3)2 (roztwór 10%)
CuSO4 (roztwór 10%)
Część A
Do tygielka porcelanowego nasypujemy 2 Å‚opatki ditlenku krzemu
(piasek kwarcowy lub silikażel) i 4 łopatki sproszkowanego magnezu i
NIEBEZPIECZEC
STWO
starannie mieszamy zawartość. Tygielek umieszczamy pod
dygestorium na trójkącie kaolinowym i ogrzewamy płomieniem palnika. W wyniku
zapoczątkowanej w ten sposób reakcji mieszanina rozżarza się. Spieczoną masę,
składającą się z krzemu, tlenku magnezu i krzemku magnezowego zalewamy 4cm3
4mol/dm3 roztworu kwasu solnego. Obserwujemy samorzutne zapalenie
wydzielających się w wyniku reakcji gazowych silanów (SiH4). Odsączamy osad z
tygielka i zwracamy uwagę na zabarwienie pozostałego na sączku wolnego krzemu.
Część B
Montujemy zestaw do otrzymywania gazów (analogicznie jak w ćwiczeniu 4 i
8). Końcówkę wężyka umieszczamy w probówce wypełnionej w 1/2 obojętnym, 40%
roztworem krzemianu sodu. Wkraplaczem zawierającym 20cm3 stężonego kwasu
90
solnego wprowadzamy kwas do kolby z marmurem. Obserwujemy zmiany w
probówce.
Część C
Do tygielka umieszczonego na trójkącie kaolinowym wrzucamy, używając
pincety, kilka kawałków wodorotlenku sodowego. Tygiel ogrzewamy do całkowitego
stopienia się wodorotlenku. Do stopionej masy wsypujemy jedną łopatkę silikażelu
(SiO2) i mieszaninę ogrzewamy powtórnie do całkowitego stopienia. Sprawdzamy
obecność w otrzymanym stopie soli kwasu krzemowego. W tym celu tygielek ze
stopem studzimy, dodajemy 10 cm3 wody destylowanej i starannie mieszamy całość
bagietką. Klarowny roztwór przenosimy pipetą do czystej probówki. Następnie
dodajemy taką samą objętość 2 mol/dm3 roztworu kwasu solnego i probówkę
ogrzewamy małym płomieniem palnika. Zwracamy uwagę na utworzenie się żelu
kwasu krzemowego.
Część D
Do czterech probówek wprowadzamy po 5cm3 10% roztworów: chlorku wapnia,
azotanu(V) kobaltu(II), azotanu(V) ołowiu(II) i siarczanu(VI) miedzi(II). Do każdej z
probówek dodajemy 3cm3 5% roztworu krzemianu sodowego. Zwracamy uwagę na
zabarwienie tworzących się osadów.
Obserwacje i wyniki
Część A
gaz wydzielajÄ…cy siÄ™ w wyniku reakcji
Część B
zmiany w probówce po adsorpcji gazu
91
 Część C
zawartość probówki po ogrzaniu z
kwasem solnym
Część D
CaCl2 Co(NO3)2 Pb(NO3)2 CuSO4
barwa strÄ…canego osadu po dodaniu
krzemianu sodu do roztworu....
Pytania i zadania
1. Podaj równania reakcji otrzymywania krzemu w wyniku redukcji dwutlenku
krzemu za pomocÄ… magnezu.
2. Podaj równanie reakcji działania kwasu solnego na krzemek magnezu oraz spalania
wydzielajÄ…cego w tej ostatniej reakcji silanu
3. Napisz równanie reakcji zachodzącej w trakcie przepuszczania CO2 przez roztwór
krzemianu sodu. Który z powstałych związków wydziela się w postaci żelu?
92
4. Dokończ równania reakcji
NaOH + SiO2
Na2SiO3 + HCl
5. Napisz równania reakcji strącania osadów w części D ćwiczenia
Ćwiczenia rachunkowe
Stężenie molowe
Stężenie molowe informuje nas ile moli substancji rozpuszczonej (n) zawartych jest w
1dm3 roztworu (V)
ns  Vr [dm3]
ns [mol]
cm = ;
cm  1 [dm3]
Vr [dm3]
Liczba moli jest to masa substancji podzielona przez masÄ™ molowÄ… tej substancji
ms
ms  ns
ns = ;
Ms
Ms  1 mol
Znając gęstość roztworu oraz jego masę
m m
możemy obliczyć jego objętość d = ; czyli V = ;
V d
93
Zadanie 1
Obliczyć stężenie molowe roztworu, jeżeli po rozpuszczeniu 3 moli CaCl2 w wodzie
otrzymano 200cm3 roztworu.
Zadanie 2
Ile gramów K2SO4 znajduje się w 25cm3 0,2molowego roztworu?
Zadanie 3
Ile wody należy dodać do 25g 0,125molowego roztworu kwasu solnego o gęstości
1,028g/cm3, aby otrzymać roztwór 0,1molowy.
94
Zadanie 4
Do 174cm3 wody wprowadzono 0,5dm3 0,35molowego roztworu BaCl2. Obliczyć
stężenie molowe otrzymanego roztworu.
Zadanie 5
Jaką objętość 0,25 molowego roztworu Na2CO3 można przygotować mając odważone
25g czystej soli?
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
95
Ćwiczenie nr 10
Układ okresowy pierwiastków
WA
AŚCIWOŚCI CHEMICZNE PIERWIASTKÓW, A ICH POA
OŻENIE
W UKA
ADZIE MENDELEJEWA
Rozwój badań i poznanie właściwości, w tym także mas atomowych około 60
pierwiastków na początku lat 60-tych XIX wieku umożliwiło podjęcie prób
usystematyzowania wiadomości o charakterze chemicznym substancji. Podstawowe
znaczenie w tych wysiłkach miały prace Dymitra Mendelejewa z Instytutu
Technologicznego w Piotrogrodzie. Pierwszą udaną wersję układu okresowego
pierwiastków opublikował w 1869 r. uwzględniając zarówno masy atomowe jak i
okresowe właściwości pierwiastków. Pierwiastki ułożone zostały w tablicy według
wzrastających mas atomowych, z tym jednak, że w kilku przypadkach kolejność w
szeregu została zmieniona tak, aby pozostawała w zgodzie z podanym przez
Mendelejewa prawem okresowości, które mówi, że chemiczne i fizyczne
właściwości pierwiastków są okresowo zależne od mas atomowych. Dla spełnienia
przyjętych założeń konieczne było pozostawienie w tablicy szeregu wolnych miejsc na
pierwiastki, które w tamtym czasie były jeszcze nieznane. Na podstawie analogii we
właściwościach chemicznych rosyjski uczony przewidział odkrycie 10 nowych
pierwiastków (chociaż nie przewidział istnienia gazów szlachetnych), które nazwał
dodając przedrostek eka do symbolu pierwiastka poprzedzającego go, na przykład:
eka-bor, eka-krzem. Co więcej, określił charakter nieznanych jeszcze pierwiastków.
Od czasów Mendelejewa opublikowano ponad 700 wersji układu okresowego.
Podstawową różnicą obecnie używanych form w stosunku do oryginału sprzed ponad
stu lat jest to, że pierwiastki ułożone są w układzie według wzrastających liczb
atomowych (a nie mas atomowych jak to przyjął Mendelejew). Stąd też często zamiast
pojęcia liczba atomowa stosowana jest nazwa liczba porządkowa, bo ta
przyporzÄ…dkowuje pierwiastek do odpowiedniej pozycji w tablicy. W przypadkach
następujących par: Ar/K, Co/Ni, Te/I pierwiastki cięższe umieszczone są przed ich
lżejszymi sąsiadami. Pierwiastki w układzie (każdy następny zawiera o jeden elektron
więcej, idąc kolejno od najlżejszego: wodór - 1 elektron, hel - 2 elektrony, lit - 3
96
elektrony, itd.) tworzą w poziomych rzędach siedem okresów, a zgromadzone według
podobnych właściwości chemicznych w pionowych kolumnach tworzą grupy.
Położenie pierwiastka koresponduje bezpośrednio z konfiguracją elektronową. Według
najnowszej wersji układy grupy numeruje się od 1 do 18. Kolejne pierwiastki w
ramach poszczególnych grup zawierają jednakową ilość elektronów walencyjnych.
Właśnie te elektrony decydują o właściwościach chemicznych (bowiem te elektrony
uczestniczą w tworzeniu wiązań chemicznych). Numer okresu odpowiada głównej
liczbie kwantowej - n. Zatem w okresie pierwszym (n=1) istnieje tylko orbital 1s
mogący maksymalnie pomieścić 2 elektrony (wodór - 1s1, hel - 1s2), w okresie drugim
(n=2) istnieją orbitale 2s, 2px, 2py, i 2pz (maksymalnie 8 elektronów).
Układ okresowy obrazuje relacje między charakterem chemicznym, a
konfiguracją elektronową, co zostało po raz pierwszy dostrzeżone przez Gilberta
Lewisa i w efekcie zaowocowało opracowaniem teorii wiązań chemicznych. Analiza
lokalizacji pierwiastka w układzie pozwala w znacznym stopniu ocenić jego
właściwości chemiczne.
Pierwiastki układu okresowego dzielimy na następujące rodzaje:
Pierwiastki grup głównych
Pierwiastki tworzące blok s i p, a należące w układzie okresowym do grup 1,2 oraz od
13 do 17, nazywane są pierwiastkami grup głównych. Elektrony walencyjne zajmują
podpowłoki s i p.
Gazy szlachetne
OddzielnÄ… grupÄ™ stanowiÄ… gazy szlachetne (grupa 18), charakteryzujÄ…ce siÄ™
całkowitym zapełnieniem zewnętrznej powłoki elektronowej - ns2p6.
Pierwiastki przejściowe
Pierwiastki tego bloku (grupy od 3 do 12) charakteryzują się częściowym
zapełnieniem orbitali d; w tworzeniu wiązań udział biorą elektrony z tego typu
podpowłok.
Pierwiastki wewnątrzprzejściowe
Blok energetyczny f tworzą pierwiastki rozbudowujące podpowłokę 4f i 5f czyli
lantanowce i aktynowce nazwane również pierwiastkami wewnątrzprzejściowymi.
97
Właściwości chemiczne pierwiastków, takie jak ich reaktywność, są funkcją
wielu czynników, z których do najważniejszych należy ładunek jądra atomu (czyli
ilość protonów w jądrze, która w atomie obojętnym równa jest ilości elektronów), a
szczególnie konfiguracja elektronowa. Gazy szlachetne z ich specyficznymi
właściwościami spowodowanymi całkowitym zapełnieniem powłok walencyjnych są
najlepszym dowodem takich zależności. Do czynników decydujących o charakterze
atomu należy także jego rozmiar (chociaż jest typową wielkością fizyczną). W ramach
jednej grupy układu okresowego promień atomu rośnie wraz ze wzrostem liczby
atomowej. Jest to oczywiste, jako że elektrony zajmują kolejne wyższe powłoki
(każdy następny atom zawiera o osiem elektronów więcej), co zwiększa rozmiary
atomu. Promienie atomów pierwiastków bloku s i p należących do tego samego okresu
idąc od lewej do prawej maleją (niespodziewanie, bo przecież każdy kolejny atom ma
coraz więcej elektronów). W odróżnieniu jednak od zmian obserwowanych w grupach
układu Mendelejewa, w ramach jednego okresu, każdy z walencyjnych elektronów
umieszczony jest na tej samej powłoce (a kolejny atom ma tylko o jeden elektron
więcej). Wraz ze wzrostem liczby atomowej rośnie także ilość protonów w jądrze, co
zwiększa przyciąganie między elektronami a jądrem i w konsekwencji prowadzi do
skurczenia chmury elektronowej. Obserwuje siÄ™ szereg charakterystycznych zmian
wielkości opisujących właściwości pierwiastków wraz ze zmianą pozycji w układzie
okresowym. Do wielkości takich należą między innymi:
Energia jonizacji - jest to energia konieczna do usunięcia z atomu (w stanie
gazowym) najsłabiej z nim związanego elektronu i to na taką odległość, że przestają
istnieć siły oddziaływania jądro-elektron.
Li(g) Li+(g) + e "g" oznacza atom w stanie gazowym
Powinowactwo elektronowe określa ilość energii, która się wydziela lub jest
potrzebna do przyłączenia elektronu w atomie i utworzenia jonu ujemnego
F(g) + e F (g)
Obie wielkości - energia jonizacji i powinowactwo elektronowe - opisują tendencję
atomu do oddania lub przyjęcia elektronów, co ma bezpośredni związek z konfiguracją
elektronową pierwiastków i ich właściwościami chemicznymi.
98
Elektroujemność wyraża tendencję atomu jako fragmentu związku
chemicznego do przyciągania chmury elektronowej. Pauling, twórca najczęściej
stosowanej skali elektroujemności przyjął, że wartość ta dla najbardziej
elektrouemnego pierwiastka - fluoru wynosi 4,0 i po porównaniu energii wiązań
obliczył ją dla wielu innych pierwiastków.
Wielkości charakteryzujące pierwiastki III okresu układu Mendelejewa
Pierw-
Na Mg Al Si P S Cl Ar
wiastek
promień
atomowy
__
191 160 143 117 110 104 99
[pm]
promień
jonowy
__
102 72 54
[pm]
energia
jonizacji
496 738 579 786 1012 999 1251 1520
[kJ/mol]
__
elekroujem-
0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3,0
ność
Pierwiastki chemiczne zlokalizowane z lewej strony układu (litowce,
berylowce) charakteryzują się właściwościami metalicznymi (niska elektroujemność),
te zaś z prawej strony właściwościami niemetalicznymi (wysokie wartości
elektroujemności). Pierwiastki (i ich związki) ze środkowej części układu wykazują
właściwości amfoteryczne czyli reagując z kwasami zachowują się jak zasada, zaś z
zasadami jak kwas. Np.:
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
Charakter kwasowo-zasadowy pierwiastków każdego okresu zmienia się
systematycznie wraz ze zmianą położenia pierwiastków w układzie Mendelejewa.
99
Właściwości chemiczne tlenków pierwiastków III okresu
tlenek
pierwiastka
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7
III okresu
jonowe jonowe przewaga kowalen- kowalen- kowalen- kowalen-
Typ wiÄ…zania jonowego cyjne spo- cyjne cyjne cyjne
chemicznego laryzowane
zmniejszenie polaryzacji
zasadowe zasadowe amfotery- amfotery-
właściwości kwasowe kwasowe kwasowe
czne czne (słabo
kwasowo-
kwasowe)
zasadowe
wzrost kwasowości
Zakres materiału
Układ okresowy pierwiastków. Prawo okresowości. Położenie pierwiastka w układzie
okresowym, a jego konfiguracja elektronowa. Grupy główne i poboczne. Typ wiązania
chemicznego, a miejsce pierwiastka w układzie okresowym. Zmiana charakteru
chemicznego pierwiastka wraz ze zmianą położenia w układzie okresowym.
Literatura uzupełniająca:
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 3.8, 3.9, 4.1, 4.7,
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorg. , PWN, 1998  roz. 8.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
2 zlewki 250 cm3
fosfor czerwony
magnez metaliczny szkiełka zegarkowe
glin metaliczny krystalizator
nafta 5cm3 10 probówek
2mol/dm3 roztwór NaOH 5 pręcików szklanych
sód metaliczny rurki szklane
zlewka na 600cm3
2mol/dm3 roztwór HNO3
100
wąż gumowy
5mol/dm3 roztwór H2SO4
5mol/dm3 roztwór H3PO4 łyżka do spalań
fenoloftaleina (roztwór) niewielka parownica
papierki wskaz
nikowe zestaw probówka + rurka
molibdenian(VI) amonu (10% roztwór) palnik
stęż. HCl
cynk metaliczny
Część A
Kawałek sodu metalicznego (wielkości grochu) osuszamy kawałkiem
bibuły, dzielimy na mniejsze części i wrzucamy do probówki
NIEBEZPIECZEC
STWO
zawierającej około 5cm3 wody, 5cm3 nafty i kilka kropli roztworu
fenoloftaleiny. Probówkę szybko zamykamy korkiem z umieszczoną w niej rurką ze
zwężonym zewnętrznym końcem. Wydzielający się gaz zbieramy w probówce
wypełnionej wodą i zanurzonej do góry dnem w krystalizatorze z wodą. Obserwujemy
przebieg reakcji, zabarwienie roztworu oraz szybkość wydzielania się gazu. Ostrożnie
zapalamy gaz zebrany w probówce.
Część B
Do probówki z około 10cm3 wody i kilkoma kroplami fenoloftaleiny wkładamy
wstążkę magnezu. Zamykamy probówkę korkiem z wygiętą rurką szklaną z
dołączonym do niej wężem gumowym odprowadzającym wydzielający się gaz do
innej probówki wypełnionej wodą zanurzonej do góry dnem w krystalizatorze z wodą.
Obserwujemy przebieg reakcji. Następnie nad palnikiem ostrożnie podgrzewamy
probówkę z magnezem i porównujemy szybkość reakcji (zmianę barwy roztworu)
przed i po podgrzaniu.
Część C
Do kilku mililitrów stężonego roztworu HCl umieszczonego w probówce
dodajemy około 0,05g metalicznego glinu w postaci drobnych wiórków. Delikatnie
101
podgrzewamy układ reagujący. Następnie taką samą ilość metalu umieszczamy w
2mol/dm3 roztworze NaOH, lekko podgrzewajÄ…c. Obserwujemy przebieg obu reakcji.
Część D
1. Spalanie fosforu w powietrzu
Przygotowujemy zlewkę o pojemności 600cm3, na dno której wlewamy nieco wody.
A
yżkę do spalań do połowy wypełnioną czerwonym fosforem ogrzewamy pod
degystorium w płomieniu palnika. Po zapaleniu się fosforu wkładamy łyżkę do zlewki
i przykrywamy szkiełkiem zegarkowym (nie wolno dopuścić do zanurzenia łyżki w
wodzie). Po spaleniu całej ilości fosforu wyjmujemy łyżkę i wstrząsamy zlewką w
celu zaabsorbowania gazowych produktów reakcji w wodzie oraz sprawdzamy odczyn
powstałego roztworu papierkiem wskaz
nikowym.
2. Reakcja fosforu z silnym utleniaczem
Kilka ziarenek czerwonego fosforu (nie więcej niż szczyptę) umieszczamy w
niewielkiej parownicy i zalewamy 30cm3 30% roztworu HNO3. Ogrzewamy zawartość
parownicy pod wyciągiem obserwując wydzielanie się gazu. Gdy fosfor całkowicie
przereaguje, rozcieńczamy roztwór reakcyjny wodą (w stosunku objętościowym 1:1).
Do 1-2cm3 roztworu przeniesionego do probówki, dodajemy 2-3cm3 10%-owego
roztworu heptamolibdenianu(VI) amonu (NH4)6Mo7O24. Po ewentualnym lekkim
podgrzaniu w probówce pojawia się drobnokrystaliczny osad (NH4)3[P(Mo12O40)].
Osad ten wskazuje na obecność anionu fosforanowego(V) pochodzącego z kwasu
H3PO4.
Część E
Do jednej probówki wlewamy 5cm3 5mol/dm3 roztworu kwasu fosforowego(V),
do drugiej zaś podobną ilość kwasu siarkowego(VI) o tym samym stężeniu. Do obu
wrzucamy niewielkie kawałki metalicznego cynku. Obserwujemy zachodzące reakcje.
102
Obserwacje i wyniki
Część A
obserwacje reakcji zachodzÄ…cej w
probówce z naftą
barwa roztworu przed i po wrzuceniu
sodu
Część B
opisz i porównaj intensywność reakcji
zachodzących w probówkach w
temperaturze pokojowej i po
podgrzaniu
barwa roztworu przed reakcjÄ…
barwa roztworu po reakcji
kiedy w wyniku procesu wydziela siÄ™
gaz
Część C
obserwacje w trakcie ćwiczenia
Część D/ 1
obserwacje w trakcie spalania fosforu
odczyn roztworu
Część D/ 2
kolor wydzielajÄ…cego siÄ™ gazu
barwa powstajÄ…cego osadu
103
Cześć E
opisz obserwowane reakcje
Pytania i zadania
1. Zapisz równanie reakcji metalicznego sodu z wodą oraz równanie reakcji spalania
wydzielonego gazu
2. Wyjaśnij przyczynę zmiany barwy roztworu w części A ćwiczenia
3. Napisz równanie reakcji magnezu z wodą. Dlaczego w temperaturze pokojowej nie
obserwujemy wydzielania siÄ™ gazu?
4. Napisz równania reakcji glinu z kwasem i z zasadą
Al + HCl
Al + NaOH
104
5. Jaki rodzaj substancji może reagować zarówno z kwasem jak i z zasadą i spróbuj
wyjaśnić jak to jest możliwe?
6. Zbilansuj równanie reakcji utleniania fosforu.
P + HNO3 H3PO4 + NO2 + H2O
7. Opisz sposób wykrywania w roztworze anionów fosforanowych.
8. Wyjaśnij różnicę w intensywności przebiegu obu obserwowanych reakcji w części
E. Napisz równania obu reakcji.
105
9. Jak zmienia się reaktywność i właściwości kwasowo-zasadowe pierwiastków tego
samego okresu układu Mendelejewa?
Ćwiczenia rachunkowe
Rozcieńczanie roztworów
Przygotowując roztwory rozcieńczone ze stężonych w obliczeniach najczęściej
korzystamy z tzw. metody krzyżowej
_
C1 C3 C2 - ilości roztworu C
C3
_
C2 C3 C1 - ilości roztworu C
| | - wartości bezwzględne
Zadanie 1
W jakich stosunkach objętościowych należy zmieszać 2 molowy i 8 molowy roztwór
NaCl aby otrzymać roztwór 4 molowy?
106
Zadanie 2
W jakich stosunkach wagowych należy zmieszać roztwór 30% CoCl2 z wodą, aby
otrzymać roztwór 10%?
Zadanie 3
Ile dm3 wody należy dodać do 2 molowego roztworu Na2SO4, aby otrzymać 15dm3 0,1
molowego roztworu tej soli?
Zadanie 4
Zamieszano dwa roztwory AgNO3: 20cm3 10% o gęstości d=1,11g/cm3 oraz 50cm3
25% o gęstości 1,28kg/dm3. Ile otrzymano gramów roztworu i o jakim stężeniu
procentowym?
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
107
Ćwiczenie nr 11
Przygotowanie roztworów mianowanych
Miareczkowanie
Analiza miareczkowa jest metodą, która wykorzystuje technikę polegającą na
dodawaniu do ściśle określonej objętości jednego roztworu, zmierzonych (a
dodawanych zwykle porcjami) objętości roztworu drugiego. Metoda ta szeroko
stosowana jest w praktyce do ilościowego oznaczania substancji chemicznych.
W celu dokładnego odmierzania objętości roztworów stosowanych w analizie
używa się odpowiednich naczyń miarowych takich jak: kolby miarowe, biurety i
pipety (Rys. ćw. 1., str. 18).
Kolba miarowa to płaskodenne naczynie o długiej, wąskiej szyjce z kreską
określającą jej objętość. Generalną zasadą, którą podczas miareczkowania należy
stosować, to konieczność trzymania naczynia (a właściwie jego kreski miarowej) na
wysokości oczu dla uniknięcia tzw. błędu paralaksy. Przy ocenie poziomu cieczy
możemy otrzymać różne wyniki w zależności od kąta, pod którym patrzymy, a
prawidłowy odczyt uzyskujemy tylko wtedy, gdy oko obserwatora znajduje się na
wysokości menisku (zasadę tę stosujemy także w przypadku innych naczyń
miarowych).
W laboratorium używa się najczęściej kolb o objętości 1000cm3, 500cm3,
250cm3, 200cm3, 100cm3 i 50cm3. Służą one do przygotowania roztworów o znanym
stężeniu.
Biureta jest podstawowym urządzeniem do miareczkowania. Jest to długa
szklana rurka z zaznaczonymi przy pomocy kresek wartościami objętości, zakończona
kranikiem szklanym lub teflonowym pozwalającym kontrolować wypływ cieczy.
W przypadku pracy z biuretą pamiętać musimy o możliwościach błędu paralaksy.
Każde miareczkowanie rozpoczynamy od podziałki zerowej.
Pipeta to cylindryczna, rozszerzona zwykle w środku rurka szklana służąca do
odmierzania wymaganej, określonej objętości roztworu. W pracach analitycznych
najczęściej stosowane są pipety jednomiarowe (z jedną kreską) pozwalające na
wyznaczenie jednej objętości, stosowane są także pipety wielomiarowe, przy pomocy
108
których odmierzać można porcje o różnych objętościach. Po napełnieniu pipety,
zamykamy palcem wskazujÄ…cym koniec rurki, po czym trzymajÄ…c jÄ… pionowo (z
kreską na wysokości oczu) przez delikatne odchylenie palca umożliwiamy wypływ
cieczy do kreski (napełnianie pipety wykonuje się przy pomocy odpowiedniej,
dostępnej w laboratorium pompki lub tłoka). Koniec pipety umieszczamy w naczyniu
tak, aby dotykała jego ścianki. Pozostałą po wypłynięciu resztkę cieczy nie należy
wydmuchiwać. Pipety, podobnie jak biurety należy przed użyciem przepłukać
kilkakrotnie używanym póz
niej roztworem.
Naczynia miarowe powinny być tak czyste, aby podczas opróżniania ciecz
spływała ze ścianek równomiernie, bez powstawania pojedynczych kropli. Ze
sposobem mycia naczyń laboratoryjnych zapoznaliśmy się w ćwiczeniu nr 1.
ROZTWORY MIANOWANE
Roztwory o dokładnie oznaczonym stężeniu (mianie), których przygotowanie
jest zwykle pierwszym etapem prac analitycznych, nazywamy roztworami
mianowanymi. Czynności mające na celu otrzymanie takiego roztworu nazywamy
nastawianiem miana.
W celu przyrządzenia mianowanego roztworu, odważoną ilość (zgodnie z
wynikami obliczeń stechiometrycznych) tzw.  substancji podstawowej przenosimy
bardzo dokładnie (przepłukując wodą destylowaną naczyńko wagowe i lejek) do kolby
miarowej, by następnie po jej rozpuszczeniu dopełnić wodą do kreski. Pracując z
roztworami bezbarwnymi naczynie dopełniamy tak, aby dolny brzeg menisku był na
poziomie miarowej kreski naczynia, zaś w przypadku roztworów barwnych powinien
to być górny brzeg menisku.
Substancje podstawowe (np. Na2CO3, Na2C2O4) spełniające rolę wzorców,
odpowiadać muszą odpowiednim wymogom. Powinny być związkami stałymi,
Å‚atwymi do oczyszczenia i niehigroskopijnymi. Reakcje takiej substancji ze
związkami, których stężenie oznaczamy muszą być dokładnie stechiometryczne.
Roztwory przyrządzone z substancji podstawowych służą do oznaczania stężeń innych
roztworów.
109
ALKACYMETRIA
Najpopularniejszym i najprostszym przypadkiem analizy jest miareczkowanie
związane z reakcjami zobojętniania. Metoda ta nazywa się alkacymetrią i na jej
przykładzie poznamy podstawy omawianej techniki analitycznej.
W reakcji zobojętniania kationy wodorowe H+ (H3O+) reagują z anionami
wodorotlenkowymi OH-.
H+ + OH- H2O
Dysponując mianowanym roztworem kwasu oznaczyć możemy nieznane stężenie
zasady i odwrotnie. Z punktu widzenia typu analizowanych układów możemy
wyróżnić:
1. miareczkowanie mocnego kwasu mocnÄ… zasadÄ…
2. miareczkowanie mocnej zasady mocnym kwasem
3. miareczkowanie słabego kwasu mocną zasadą
4. miareczkowanie słabej zasady mocnym kwasem
Z przyczyn technicznych w praktyce nie wykonuje się miareczkowania słabego
kwasu słabą zasadą, ponieważ w układach takich trudno określić punkt końcowy
miareczkowania (tj. taki punkt, w którym następuje zmiana barwy wskaz
nika w
wyniku zrównoważenia chemicznego pewnej ilości jednej z substancji z pewną ilość
substancji drugiej). W celu wykonania miareczkowania biuretę napełniamy
mianowanym roztworem kwasu (lub zasady w zależności od rodzaju analizy), a
badany roztwór o określonej, odmierzonej pipetą objętości wlewamy do kolby
stożkowej, dodając niewielką ilość wskaz
nika, który jest substancją umożliwiającą
określenie punktu końcowego miareczkowania. Następnie z biurety dolewamy do
kolby roztwór mianowany. Miareczkowanie jest ukończone, gdy dodanie kolejnej
kropli czynnika miareczkujÄ…cego powoduje wyraz
nÄ… zmianÄ™ barwy roztworu (w
wyniku zmiany zabarwienia wskaz
nika), które utrzymuje się przez około 15 sekund.
W tym momencie ilości substancji zawarte odpowiednio w roztworze, który wypłynął
z biurety i w roztworze z kolby stożkowej są chemicznie równoważne - zaszła reakcja
chemiczna według stechiometrii równania reakcji chemicznej. Ze znajomości stężenia
roztworu z biurety, jego użytej objętości i objętości miareczkowanego roztworu
obliczymy stężenie tego ostatniego.
110
 Jednym z zasadniczych czynników determinujących jakość wykonanej analizy
jest dokładne określenie punktu końca miareczkowania, który powinien być jak
najbardziej zbliżony do punktu równoważnikowego (punktu, w którym następuje
zrównoważenie ilości kwasu i ilości zasady), co związane jest z doborem
odpowiedniego wskaz
nika (indykatora). CechÄ… charakterystycznÄ… wskaz
ników
stosowanych w alkacymetrii jest to, że reagują specyficznie na jony H+ lub OH-.
Najpopularniejszymi wskaz
nikami sÄ… fenoloftaleina zmieniajÄ…ca zabarwienie od
bezbarwnego w środowisku kwaśnym do buraczkowego w zasadowym i oranż
metylowy - czerwony w środowisku kwaśnym i żółty w zasadowym.
Dla prześledzenia roli wyboru odpowiedniego wskaz
nika zanalizujmy przebieg
tzw. krzywej miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą (linia ciągła) i słabego
kwasu mocnÄ… zasadÄ… (linia przerywana). Krzywa miareczkowania w alkacymetrii jest
to wykres zależności pH od objętości dodanego czynnika miareczkującego (w naszym
przykładzie zasady). Powyżej pH 7 przebieg obu krzywych jest identyczny.
14
pH
13
12
11
10
fenoloftaleina
9
PK2
X
8
7
X
PK1=PZ
6
5
4 oranż mety lowy
3
2
0.0 0.5 1.0
cm3 1.5
Krzywa miareczkowania
Zauważmy, że punkt końcowy miareczkowania (PK1) w przypadku miareczkowania
mocnego kwasu mocną zasadą zbiega się z punktem zobojętnienia (PZ, pH = 7), a w
przypadku miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą punkt ten (PK2) leży
powyżej punktu zobojętnienia (PZ), ponieważ w momencie reakcji równoważnych
111
chemicznie ilości substancji w roztworze znajduje się sól słabego kwasu i mocnej
zasady, która hydrolizuje dając odczyn alkaliczny. Właściwym indykatorem będzie
taki, którego zmiana barwy następuje w przedziale kwasowości "skoku" tj. części
pionowej krzywej miareczkowania (niekoniecznie przy pH 7, mimo że są to reakcje
zobojętniania). Zwróćmy uwagę, że cały "skok" na krzywej miareczkowania
spowodowany jest dodaniem niewielkiej objętości czynnika miareczkującego -
praktycznie jedna kropla powoduje zmianÄ™ nawet o kilka jednostek pH. Zakres
"skoku" krzywej miareczkowania HCl/NaOH pozwala na zastosowanie jako
indykatora zarówno fenoloftaleiny jak i oranżu metylowego (oczywiście także innego
wskaz
nika, którego przedział pH zmiany barwy leży w przedziale "skoku").
W przypadku miareczkowania CH3COOH/NaOH dużo mniejszy skok wyklucza
możliwość zastosowania oranżu metylowego. Wymieniony indykator już w pH około
3,1  4,4 przechodzi z barwy żółtej do czerwonej, czyli zmiana ta następuje przed
osiągnięciem punktu końcowego miareczkowania. W analizie słaby kwas - mocna
zasada zastosować należy fenoloftaleinę (przedział zmiany barwy pH= 8,2  10,0).
Zakres materiału
Stężenie molowe, przeliczanie stężeń, technika miareczkowania. Wskaz
niki
miareczkowania alkacymetrycznego, krzywe miareczkowania. Rodzaje naczyń
miarowych.
Literatura uzupełniająca
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analit. , PWN, 2001  t.2 roz. 4, 5.1.1-5, str. 212.
" Z. Galus,  Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej , PWN, 2002  str. 229-233.
" H. Całus,  Podstawy obliczeń chemicznych , WNT, 1983  roz. 4, 6.
112
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
HCl (stężony) 2 pipety jednomiarowe
Na2CO3 kolba miarowa 1000cm3
oranż metylowy (roztw.) cylinder miarowy 100cm3
fenoloftaleina (roztw.) 3 kolby stożkowe 250cm3
biureta
Zadaniem w ćwiczeniu jest określenie ilości NaOH znajdującego się w próbce
otrzymanej od opiekuna. Oznaczenie przeprowadzamy za pomocÄ… miareczkowania
mianowanym roztworem kwasu solnego. W tym celu na wstępie sporządzamy roztwór
HCl o stężeniu około 0,2mol/dm3, a następnie oznaczamy jego dokładne stężenie
miareczkując ściśle odważoną ilość węglanu sodu (nastawianie miana na węglan
sodu). Z kolei tak przygotowanym kwasem solnym miareczkujemy otrzymanÄ… do
analizy próbkę NaOH.
Przygotowanie 0,2 mol/dm3 HCl
Roztwór ok. 0,2mol/dm3 sporządzamy przez rozcieńczenie wodą odpowiedniej
ilości stężonego kwasu solnego. Stężony kwas solny o gęstości 1,19g/cm3 (oznacza to,
że 1cm3 tego kwasu ma masę 1,19g) jest 37%-owy (tzn. w 100g roztworu znajduje się
37g czystego HCl). Korzystając z tych danych możemy obliczyć, że 1cm3 takiego
kwasu zawiera około 0,44g HCl.
1cm3  1,19g  x czystego HCl
100g  37g czystego HCl
stąd obliczamy, że 1cm3 zawiera 0,44g czystego HCl. Przygotowywany przez nas
kwas (1000cm3 0,2mol/dm3 roztworu) zawiera 0,2 mola czystego HCl czyli 7,293g
HCl. Chcąc otrzymać 0,2mol/dm3 kwas musimy obliczyć w jakiej objętości kwasu
stężonego znajduje się 7,293g czystego HCl.
1cm3  0,440g
x cm3  7,293g
113
stąd wiemy, że do przygotowania 1dm3 0,2mol/dm3 HCl należy odmierzyć 17cm3
stężonego kwasu i dopełnić w kolbie miarowej do objętości 1dm3 wodą destylowaną.
Dokładne stężenie tak wstępnie przygotowanego roztworu oznaczamy następnie
stosując węglan sodu jako substancję podstawową.
Nastawianie miana HCl na węglan sodu (Na2CO3)
Do kolby stożkowej o pojemności 250cm3 wsypujemy ok. 0,2g odpowiednio
czystego, wysuszonego węglanu sodowego, odważonego na wadze analitycznej w
naczyńku wagowym (odważyć z dokładnością do 0,001g). Odważony węglan sodowy,
rozpuszczamy w ok. 70cm3 wody i dolewamy 3-4 krople roztworu oranżu
metylowego. Do biurety wlewamy roztworu kwasu, aż menisk dolny pokryje się z
kreską  zerową . Miareczkujemy roztwór sody przygotowanym roztworem kwasu
solnego do pierwszej trwałej zmiany zabarwienia wskaz
nika z żółtej do różowej.
Tak przeprowadzone oznaczanie miana powtarzamy dwukrotnie.
Oznaczanie ilości NaOH w badanej próbce
Otrzymany od opiekuna roztwór wodorotlenku sodu rozcieńczamy w kolbie
miarowej do 100cm3. Do kolby stożkowej pobieramy 10cm3 roztworu NaOH i
miareczkujemy go (wobec fenoloftaleiny) kwasem solnym o ustalonym mianie.
Powtarzamy dwukrotnie procedurę. Po wykonaniu obliczeń podajemy wynik w ilości
gramów NaOH (wartość średnia z trzech oznaczeń). Pamiętajmy, że do
miareczkowania wykorzystujemy każdorazowo 1/10 ilości otrzymanej analizy.
Obserwacje i wyniki
nastawianie miana HCl
I oznaczanie
masa naczyńka wagowego
masa naczyńka wagowego z Na2CO3
ilość zużytego do miareczkowania HCl
II oznaczanie
114
masa naczyńka wagowego
masa naczyńka wagowego z Na2CO3
ilość zużytego do miareczkowania HCl
III oznaczanie
masa naczyńka wagowego
masa naczyńka wagowego z Na2CO3
ilość zużytego do miareczkowania HCl
oznaczanie ilości NaOH
oznaczenie I - ilość HCl (w cm3) zużytego
do miareczkowania
oznaczenie II - ilość HCl (w cm3) zużytego
do miareczkowania
oznaczenie III - ilość HCl (w cm3) zużytego
do miareczkowania
Pytania i zadania
1. Napisz równanie reakcji pomiędzy węglanem sodu, a kwasem solnym. Ile moli
węglanu sodu reaguje z jednym molem HCl?
2. Oblicz ilość moli odważonego węglanu sodu. Z iloma molami HCl reaguje ta ilość
moli węglanu?
3. Oblicz stężenie molowe (miano) sporządzonego kwasu solnego
115
4. Podaj równanie reakcji pomiędzy kwasem solnym, a zasadą sodową. Oblicz stężenie
NaOH w próbce oraz przelicz to na ilość NaOH w gramach.
Ćwiczenia rachunkowe
Przeliczanie stężeń
PRZYKA
AD
Obliczyć stężenie molowe 20% roztworu K2SO4, którego gęstość wynosi d=1,11g/cm3
Znając stężenie procentowe wiemy, że w 100g roztworu znajduje się 20g czystej soli
m
K2SO4. Korzystając ze wzoru d = i z podanej w zadaniu gęstości obliczamy
V
objętość 100g roztworu:
m
V = ; czyli V = 90,09cm3 = 0,09009dm3
d
W kolejnym etapie przeliczamy gramy czystej soli na mole:
ms
ms  n
n = ;
Ms
Ms  1 mol
czyli
20g  n
174g  1 mol
n = 0,1149 mola
Znając objętość roztworu oraz ilość moli w nim zawartych możemy obliczyć stężenie
molowe.
ns  Vr [dm3]
ns [mol]
cm = ;
cm  1 [dm3]
Vr [dm3]
czyli cm = 1,275mol/dm3
20% roztwór K2SO4 o gęstości gęstość=1,11g/cm3 jest 1,275 molowy.
116
Zadanie 1
Obliczyć stężenie molowe 33,82% roztworu H2SO4, którego gęstość wynosi
d=1,25kg/dm3.
Zadanie 2
9 molowy roztwór KNO3 ma d=1,29g/cm3. Obliczyć stężenie procentowe tego
roztworu.
Zadanie 3
Po zmieszaniu 245,2g H2SO4 i 135,2g H2O otrzymano roztwór o d=1,55kg/dm3.
Obliczyć stężenie procentowe i molowe tego roztworu.
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
117
Ćwiczenie nr 12
Oznaczanie zawartości tlenu w wodzie
Tlen rozpuszczony jest ważnym składnikiem wód naturalnych. Pochodzi on
głównie z powietrza i z procesów fotosyntezy roślin wodnych. Występuje prawie
zawsze w wodach powierzchniowych i w płytkich wodach podziemnych, a więc
stykających się bezpośrednio z atmosferą. Ilość ta zależy od temperatury (w miarę
wzrostu temperatury zmniejsza się rozpuszczalność gazów w wodzie) i panującego
ciśnienia atmosferycznego, a w naturalnych zbiornikach wody także od stosunku ilości
produkowanego tlenu do ilości zużywanego tlenu. W 20oC i przy ciśnieniu 1
atmosfery rozpuszczalność czystego tlenu w wodzie wynosi 43,8mg/dm3. Ponieważ w
powietrzu znajduje się 21% tlenu, zatem ciśnienie cząstkowe tego gazu wynosi
0,21atmosfery. Z tego wynika, że w 20oC woda mająca kontakt z powietrzem zawiera
maksymalnie 43,8 · 0,21 = okoÅ‚o 9mg O2 na dm3. W wodach powierzchniowych część
tlenu rozpuszczonego zużywana jest w biochemicznych procesach rozkładu związków
organicznych. Niebagatelny wpływ na stężenie tlenu w wodzie mają wszelkiego
rodzaju zanieczyszczenia i odpady zrzucane do zbiorników wodnych. W znacznym
stopniu zmniejszają one jego stężenie powodując tym samym zamieranie naturalnych
zbiorników wodnych. Przy dużym spadku zawartości tlenu występują zaburzenia w
czynnościach fizjologicznych ryb, a przy dalszym zmniejszaniu zaczynają przeważać
procesy anaerobowe.
Zawartość tlenu w wodzie może zmieniać się zależnie od pory dnia, na skutek
fotosyntezy lub silnego oddychania organizmów wodnych. Jedną z przyczyn ubytku
tlenu rozpuszczonego jest zużywanie go w procesach rozkładu substancji
organicznych.
BAKTERIE,
zwiÄ…zki organiczne + O2 çÅ‚çÅ‚çÅ‚çÅ‚ ENZYMY CO2 + H2O
çÅ‚çÅ‚
çÅ‚
W ocenie zanieczyszczeń związanych z ubytkiem tlenu bardzo istotne jest
monitorowanie zawartości tego pierwiastka w wodzie.
W ćwiczeniu, w celu oznaczania zawartości tlenu w wodzie, wykorzystuje się
miareczkowanie red-oks. Metodami redoksydometrycznymi nazywa się zarówno
metody oksydometryczne jak i reduktometryczne. W metodach oksydometrycznych
118
miareczkuje się odczynnikiem o właściwościach utleniających, zaś w metodach
reduktometrycznych substancją o charakterze reduktorów.
Najczęściej stosowaną metodą reduktometryczną jest jodometria (mianowanym
roztworem tiosiarczanu sodowego odmiareczkowuje siÄ™ jod, wydzielony w
równoważnej ilości w reakcji między oznaczaną substancją utleniającą, a jonami
jodkowymi).
Wskaz
nikiem końca miareczkowania w jodometrii może być sam jod, który w
wodnym roztworze jodku ma, zależnie od stężenia, żółte lub brązowe zabarwienie.
Znacznie intensywniejsze zabarwienie uzyskuje się w obecności roztworu skrobi jako
wskaz
nika. W reakcji jodu ze skrobiÄ… powstaje niebiesko zabarwiony zwiÄ…zek
adsorpcyjny. Adduktu takiego nie tworzÄ… aniony jodkowe.
Zakres materiału
Chemia tlenu i jego związków. Reakcje redoks.
Literatura uzupełniająca
" F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus,  Chemia nieorganiczna , PWN, 1998  roz. 18.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.2 roz. 7.6, str. 397.
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
MnSO4 (roztwór 10g w 100 cm3) butelka 100 cm3
KI (5g KI w 15 cm3 30% NaOH) kolba miarowa 1000 cm3
HCl (stężony) zlewka
Na2S2O3 2 biurety
KMnO4 roztwór 0.001mol/dm3 kolba 250 cm3
roztwór skrobii
H2SO4 1mol/dm3
119
Przygotowanie 0,01mol/dm3 roztworu Na2S2O3
W celu przygotowania 1dm3 roztworu tiosiaczanu sodu o stężeniu 0,1mol/dm3
odważa się na wadze 2,5g soli i rozpuszcza w wodzie destylowanej. Do roztworu
dodaje się 0,1g węglanu sodu i 0,5cm3 chloroformu.
Woda destylowana zawiera niewielką ilość CO2, który powoduje powolny
rozkład rozpuszczonego w niej tiosiarczanu z wydzieleniem siarki:
S2O32- + CO2 + H2O HSO3- + HCO3- + S“!
Niewielkie zwiększenie pH roztworu uzyskane przez dodanie nieznacznej ilości
węglanu sodu zapobiega tej reakcji. Przyczyną wydzielania się siarki z roztworu mogą
też być pewne bakterie. Dodanie chloroformu jako środka aseptycznego temu
przeciwdziała. Należy unikać wystawiania roztworów tiosiarczanu sodu na
bezpośrednie działanie światła.
Miano tiosiarczanu sodu nastawia siÄ™ na: jod, jodan potasu, bromian potasu,
dwuchromian potasu.
Nastawianie miana na jodan potasu (KIO3)
Jodan potasu jest substancjÄ… podstawowÄ…, stosowanÄ… do nastawiania miana
roztworu tiosiarczanu sodu. Reakcja między jonami jodanowymi i jodkowymi
IO3- + 5I- + 6H+ 3I2 + 3H2O
zachodzi szybko i ilościowo już przy małym stężeniu jonów wodorowych.
Sposób wykonania:
Do kolby stożkowej o pojemności 250cm3 odważyć dokładnie 0,010-0,015g
jodanu potasu, wysuszonego w temp. 150oC i rozpuścić sól w 40cm3 wody
destylowanej. Dodać 0,5g jodku potasu (nie zawierającego jodanu) i zamieszać
roztwór. Dodać 10cm3 1mol/dm3 kwasu solnego i odmiareczkować wydzielony jod
roztworem tiosiarczanu,
I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6
dodając pod koniec miareczkowania kilka cm3 świeżo przygotowanego roztworu
skrobi (Wymieszać 0,5g rozpuszczalnej skrobi ze 100cm3 wody destylowanej. Ogrzać
zawiesinę do wrzenia i utrzymywać w tym stanie przez około 1 minutę.)
120
Obliczenia:
Stężenie molowe roztworu tiosiarczanu można obliczyć z wzoru:
m
c(Na2S2O3 ) = Å" 6 (wzór 1)
vÅ"0,2140
gdzie v  objętość roztworu Na2S2O3 [cm3]
m  odważka KIO3 [g]
0,2140  masa milimolowa KIO3 [g/mmol]
6  współczynnik wynikający ze stechiometrii reakcji
Oznaczanie zawartości tlenu metodą Winklera
Ogólne założenia metody
W roztworze alkalicznym tlen rozpuszczony w wodzie w dwuetapowej reakcji
utlenia jon Mn2+ do MnO2 (reakcja 1 i 2). Po zakwaszeniu próbki w obecności jodku
potasu jony Mn4+ utleniają jodki do wolnego jodu, w ilości równoważnej do
zawartości tlenu w wodzie (reakcja 3). Wydzielony jod miareczkuje się tiosiarczanem
sodowym w obecności skrobii (reakcja 4):
2Mn2+ + 4OH- 2Mn(OH)2 (reakcja 1)
2Mn(OH)2 + O2 2MnO2 + 2H2O (reakcja 2)
MnO2 + 4H+ + 2I- Mn2+ + I2 + 2H2O (reakcja 3)
I2 + 2S2O32- S4O62- + 2I- (reakcja 4)
Wykonanie oznaczenia
W pierwszej części oznaczamy objętość butelki stosowanej w ćwiczeniu. W
celu dokładnego zmierzenia pojemności butelki nalewamy do niej wody destylowanej
do pełna tak, aby na ściankach nie powstały pęcherzyki powietrza oraz po włożeniu
korka wyciekł nadmiar wody. Zawartość butelki przelewamy do cylindra i
odczytujemy jej objętość.
Ponownie napełniamy butelkę wodą wodociągową do pełna i dodajemy 1cm3
roztworu siarczanu manganu (z
ródło jonów Mn2+) i 1cm3 roztworu alkalicznego jodku
potasu. ButelkÄ™ zamykamy korkiem i mocno niÄ… potrzÄ…samy. Bezbarwny osad
świadczy o niewielkiej ilości tlenu, brunatny o jego dużej zawartości (wodorotlenek
manganu(II), częściowo utleniony do tlenku manganu (IV) tlenem w wodzie).
121
Następnie do butelki dodajemy 3cm3 stężonego kwasu solnego (HCl) i mocno
potrzÄ…samy. Osad rozpuszcza siÄ™. Woda jest teraz zabarwiona rozpuszczonym jodem
na kolor żółty. Jod cząsteczkowy powstaje w wyniku reakcji w środowisku kwaśnym
pomiędzy jonami jodkowymi, a MnO2 (należy zwrócić uwagę, że ilość moli tego
tlenku jest proporcjonalna do ilości tlenu rozpuszczonego w badanej próbce O2,
mangan jest tu nośnikiem tlenu).
MnO2 + 2KI + 4HCl MnCl2 + 2KCl + I2 + 2H2O
Mn4+ + 2e Mn2+
2I- - 2e I2o
Reakcja ta jest podstawą oznaczenia tlenu, a 2 mole powstałych cząsteczek jodu
odpowiadajÄ… jednemu molowi czÄ…steczek tlenu rozpuszczonych w wodzie (2 mole I2
powstają z 2 moli MnO2, które otrzymano z 2 moli Mn(OH)2 i 1 mola tlenu
(reakcja 2)). W dalszej kolejności wykonujemy miareczkowanie przygotowanej
analizy 0,05mol/dm3 roztworem tiosiarczanu sodu (roztworem przygotowanym na
początku zajęć). Zawartość butelki z wodą do oznaczenia wlewamy do kolby
stożkowej i dodajemy skrobii. Miareczkujemy mianowanym roztworem tiosiarczanu
sodu aż do zaniku barwy niebieskiej
I2 + 2S2O32- S4O62- + 2I-
Z równania tego wynika, że 2 mole tiosiarczanu reaguję z 1 molem cząsteczkowego
jodu, natomiast cztery mole I- odpowiadajÄ… jednemu molowi czÄ…steczek tlenu
rozpuszczonych w wodzie (wróć do prezentowanej analizy równań 1 i 2). Oznaczenie
wykonujemy 3-krotnie. Podobnie postępujemy z próbką wody wodociągowej
napuszczanej do butelki energicznym strumieniem w celu jej dodatkowego
natlenienia.
Obliczenia
Zawartość tlenu rozpuszczonego w mg O2 w dm3 obliczamy ze wzoru:
0,4Å"aÅ"VÅ"1000
x = (wzór 2)
(V -b)Å"100
gdzie V  pojemność butelki z próbką wody do oznaczenia [cm3]
a  objętość tiosiarczanu sodowego zużyta do miareczkowania [cm3]
122
b  objętość roztworu siarczanu manganu i alkalicznego roztworu jodku potasu
dodana do próbki [cm3]
0,4  ilość mg tlenu odpowiadająca 1cm3 tiosiarczanu sodu 0,05mol/dm3
Obserwacje i wyniki
nastawianie miana Na2S2O3
ilość Na2S2O3 w biurecie przed miareczkowaniem cm3
ilość Na2S2O3 w biurecie po miareczkowaniu cm3
ilość zużytego Na2S2O3 cm3
oznaczanie ilości O2
ilość Na2S2O3 w biurecie przed miareczkowaniem cm3
ilość Na2S2O3 w biurecie po miareczkowaniu cm3
ilość zużytego Na2S2O3 cm3
Pytania i zadania
1. Oblicz stężenie tiosiarczanu sodu korzystając ze wzoru 1 podanego na stronie 119:
2. Oblicz ilość moli tiosiarczanu zużytego do miareczkowania analizowanej próbki
123
3. Oblicz zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie (w mg) korzystając ze wzoru 2
podanego na stronie 121
Ćwiczenia rachunkowe
Obliczenia stechiometryczne w roztworach
Zadanie 1.
Ile cm3 0,5mol/dm3 kwasu solnego należy dodać do wodnego roztworu amoniaku, aby
otrzymać 30g NH4Cl.
124
Zadanie 2.
Jaką objętość 0,2mol/dm3 zasady NaOH należy użyć, aby zobojętnić 0,5dm3
0,05mol/dm3 roztworu H2SO4?
Zadanie 3.
Do 200cm3 2mol/dm3 roztworu HCl dodano 10g Zn. Gdy wodór przestał się wydzielać
roztwór został odparowany do sucha. Ile gramów ZnCl2 otrzymano?
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
125
Ćwiczenie nr 13
Redukcja substancji nieorganicznych zwiÄ…zkami
organicznymi
Związki organiczne (alkohole, aldehydy, ketony) w reakcjach red-oks najczęściej
zachowują się jak reduktory. Dobór współczynników reakcji jest utrudniony ze
względu na małą polarność wiązań kowalencyjnych w związkach organicznych, co
często utrudnia określenie, które atomy w cząsteczce wykazują ładunek dodatni, a
które ujemny. Stąd dla potrzeb bilansu reakcji redoks, w której biorą udział związki
organiczne należy przyjąć następujące zasady obliczania stopni utlenienia,
koniecznych, do napisania równania reakcji:
1. łańcuch węglowy związany z atomem węgla, dla którego obliczamy stopień
utlenienia ma Å‚adunek 0
2. atom tlenu związany z atomem węgla, dla którego obliczamy stopień utlenienia ma
Å‚adunek -2
3. atom wodoru związany z atomem węgla dla którego obliczamy stopień utlenienia
ma Å‚adunek +1.
Na podstawie tych zasad można obliczać stopień utlenienia atomów węgla biorących
udział w reakcjach red-oks, np.:
-2
-2
+1 O
O 0
0 +3
CH3CH2 C
CH3 C
+1
-2 +1
H
O H
Zakres materiału
Utlenianie i redukcja. Bilans elektronowy i obliczanie współczynników reakcji redoks.
Właściwości redoks związków organicznych
Literatura uzupełniająca:
" A. Bielański,  Podstawy chemii nieorganicznej , PWN, 2002  roz. 12.1, 12.2.
" J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , PWN, 2001  t.1 roz. 5.5.
126
Wykonanie ćwiczenia
Odczynniki Sprzęt laboratoryjny
K2Cr2O7 pipety
H2SO4 stęż. probówki
C2H5OH zlewka 50cm3
NH4OH 2mol/dm3 tryskawka
AgNO3 (roztwór) zlewka 100cm3 (wysoka i wąska)
glukoza (roztwór 10%)
cukier (sacharoza)
Część A
Do probówki zawierającej 2cm3 rozcieńczonego roztworu dwuchromianu potasu
K2Cr2O7 wprowadzamy 1cm3 stężonego kwasu siarkowego(VI) i 1cm3 alkoholu
etylowego C2H5OH. Zwracamy uwagÄ™ na zmianÄ™ zabarwienia roztworu i wystÄ…pienie
specyficznego zapachu, charakterystycznego dla aldehydu octowego (acetaldehyd)
CH3CHO.
Część B
W zlewce ogrzewamy wodę do wrzenia (1/3 objętości). Równocześnie, do
probówki wprowadzamy 4-5 kropli roztworu azotanu (V) srebra i dodajemy 3-5
kropli 2mol/dm3 roztworu amoniaku, wstrząsając probówką po dodaniu każdej kropli,
aż do rozpuszczenia wytrąconego osadu Ag2O (unikać nadmiaru wodnego roztworu
NH3). Do otrzymanego klarownego roztworu dodajemy 10%-owego roztworu glukozy
w objętości równej sumie objętości roztworu azotanu srebra i amoniaku, wlanych
poprzednio do probówki. Roztwór mieszamy i wstawiamy probówkę do zlewki z
gorącą wodą. Po 2-3 minutach wyciągamy probówkę ze zlewki, wylewamy z niej
roztwór i spłukujemy wodą z tryskawki. Obserwujemy wynik reakcji.
Część C
Do probówki wsypujemy ok. 2g sacharozy i dodajemy niewielką ilość wody
(tyle by cukier jedynie zwilżyć, lecz nie rozpuścić go) i dokładnie mieszamy.
127
Następnie dodajemy do zlewki 5cm3 stężonego kwasu siarkowego(VI) (czynność tę
wykonujemy pod dygestorium, wstawiając probówkę do zlewki) i ponownie dokładnie
mieszamy całość bagietką. Odstawiamy probówkę pod dygestorium i obserwujemy
reakcjÄ™.
Obserwacje i wyniki
Część A
barwa roztworu dwuchromianu potasu
barwa roztworu po dodaniu alkoholu
Część B
barwa strÄ…canego osadu po dodaniu
roztworu amoniaku
barwa ścianek probówki po ogrzewaniu z
glukozÄ…
Część C
zmiany zachodzÄ…ce w trakcie reakcji
Pytania i zadania
1. O czym świadczy zmiana barwy roztworu K2Cr2O7 po dodaniu alkoholu etylowego?
Dokończ równanie reakcji
K2Cr2O7 + C2H5 OH + H2SO4
128
2. Jaki osad wydziela się po dodaniu wodnego roztworu amoniaku w części B
ćwiczenia? Napisz równanie reakcji
3. Wyjaśnij proces rozpuszczania osadu Ag2O po dodaniu niewielkiego nadmiaru
amoniaku. Podaj równanie reakcji.
4. Na czym polega proces tworzenia lustra srebrowego na ściankach probówki?
Dokończ równanie reakcji.
R-CHO + [Ag(NH3)2]OH
Ocena za kolokwium Ocena za ćwiczenie Podpis prowadzącego
129
1 liczba at. masa at. 18
(I A) (VIII A)
1 1,00797 6 12,01115 2 4,0026
symbol
elektro-
H 2,1 C 2,5 He -
1 2 ujem. 13 14 15 16 17
1s1 1s22s22p2 1s2
struktura
(II A) nazwa (III A) (IV A) (V A) (VI A) (VII A)
wodór elektron. węgiel hel
3 6,939 4 9,0122 5 10,811 6 12,01115 7 14,0067 8 15,9994 9 18,9984 10 20,183
Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Ne -
2
1s22s1 1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6
UKA
AD OKRESOWY PIERWIASTKÓW
lit beryl bor węgiel azot tlen fluor neon
11 22,9898 12 24,312 13 26,9815 14 28,086 15 30,9738 16 32,064 17 35,453 18 39,948
Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 Ar -
3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
[Ne]3s1 [Ne]3s2 [Ne]3s23p1 [Ne]3s23p2 [Ne]3s23p3 [Ne]3s23p4 [Ne]3s23p5 [Ne]3s23p6
(III B) (IV B) (V B) (VI B) (VII B) (VIII B) (VIII B) (VIII B) (I B) (II B)
sód magnez glin krzem fosfor siarka chlor argon
19 39,102 20 40,08 21 44,956 22 47,90 23 50,942 24 51,996 25 54,938 26 55,847 27 58,9332 28 58,71 29 63,54 30 65,37 31 69,72 32 72,59 33 74,9216 34 78,96 35 79,909 36 83,80
K 0,8 Ca 1,0 Sc 1,3 Ti 1,5 V 1,6 Cr 1,6 Mn1,5 Fe 1,8 Co 1,8 Ni 1,8 Cu 1,9 Zn 1,6 Ga 1,6 Ge 1,8 As 2,0 Se 2,4 Br 2,8 Kr -
4
[Ar]4s1 [Ar]4s2 [Ar]3d14s2 [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d54s1 [Ar]3d54s2 [Ar]3d64s2 [Ar]3d74s2 [Ar]3d84s2 [Ar]3d104s1 [Ar]3d104s2 [Ar]3d104s24p1 [Ar]3d104s24p2 [Ar]3d104s24p3 [Ar]3d104s24p4 [Ar]3d104s24p5 [Ar]3d104s24p6
potas wapń skand tytan wanad chrom mangan żelazo kobalt nikiel miedz
cynk gal german arsen selen brom krypton
37 85,47 38 87,62 39 88,905 40 91,22 41 92,906 42 95,94 43 (97) 44 101,07 45 102,905 46 106,4 47 107,870 48 112,40 49 114,82 50 118,69 51 121,75 52 127,60 53 126,904 54 131,30
Xe -
Rb 0,8 Sr 1,0 Y 1,3 Zr 1,4 Nb 1,6 Mo 1,8 Tc 1,9 Ru 2,2 Rh 2,2 Pd 2,2 Ag 1,9 Cd 1,7 In 1,7 Sn 1,8 Sb 1,9 Te 2,1 I 2,5
5
[Kr]5s1 [Kr]5s2 [Kr]4d15s2 [Kr]4d25s2 [Kr]4d45s1 [Kr]4d55s1 [Kr]4d55s1 [Kr]4d75s1 [Kr]4d85s1 [Kr]4d105s0 [Kr]4d105s1 [Kr]4d105s2 [Kr]4d105s25p1 [Kr]4d105s25p2 [Kr]4d105s25p3 [Kr]4d105s25p4 [Kr]4d105s25p5 [Kr]4d105s25p6
ksenon
rubid stront itr cyrkon niob molibden technet ruten rod pallad srebro kadm ind cyna antymon tellur jod
55 132,90 56 137,34 57 138,91 72 178,49 73 180,948 74 183,85 75 186,2 76 190,2 77 192,2 78 195,09 79 196,967 80 200,59 81 204,37 82 207,19 83 208,980 84 (210) 85 (210) 86 (222)
La* 1,1
Re 1,9 Ir 2,2
Cs 0,7 Ba 0,9 Hf 1,3 Ta 1,5 W 1,7 Os 2,2 Pt 2,2 Au 2,4 Hg 1,9 Tl 1,8 Pb 1,8 Bi 1,9 Po 2,0 At 2,2 Rn -
[Xe]5d16s2
[Xe]4f145d56s2 [Xe]4f145d76s2
6
[Xe]4f145d106s26p1 [Xe]4f145d106s26p2 [Xe]4f145d106s26p3 [Xe]4f145d106s26p4 [Xe]4f145d106s26p5 [Xe]4f145d106s26p6
[Xe]6s1 [Xe]6s2 [Xe]4f145d26s2 [Xe]4f145d36s2 [Xe]4f145d46s2 [Xe]4f145d66s2 [Xe]4f145d96s1 [Xe]4f145d106s1 [Xe]4f145d106s2
lantan
ren iryd
tal ołów bizmut polon astat radon
cez bar hafn tantal wolfram osm platyna złoto rtęć
87 (223) 88 (226) 89 (227)
**
Fr 0,7 Ra 0,9 Ac 1,1
7
[Rn]7s1 [Rn]7s2 [Rn]6d17s2
frans rad aktyn
58 140,12 59 140,907 60 144,24 61 (147) 62 150,35 63 151,96 64 157,25 65 158,924 66 162,50 67 164,930 68 167,26 69 168,934 70 173,04 71 174,97
Ce ,1 Pr 1,1 Nd 1,2 Pm - Sm1,2 Eu - Gd 1,1 Tb 1,2 Dy - Ho 1,2 Er 1,2 Tm1.2 Yb 1.1 Lu 1,2
Lantanowce *
[Xe]4f25d06s2 [Xe]4f35d06s2 [Xe]4f45d06s2 [Xe]4f55d06s2 [Xe]4f65d06s2 [Xe]4f75d06s2 [Xe]4f75d16s2 [Xe]4f95d06s2 [Xe]4f105d06s2 [Xe]4f115d06s2 [Xe]4f125d06s2 [Xe]4f135d06s2 [Xe]4f145d06s2 [Xe]4f145d16s2
prazeodym
cer neodym promet samar europ gadolin terb dysproz holm erb tul iterb lutet
90 232,038 91 (231) 92 238,03 93 (237) 94 (242) 95 (243) 96 (247) 97 (247) 98 (249) 99 (254) 100 (253) 101 (256) 102 (256) 103 (257)
Th 1,3 Pa 1,5 U 1,7 Np1,3 Pu - Am - Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Aktynowce **
[Rn]6d27s2 [Rn]5f26d17s2 [Rn]5f36d17s2 [Rn]5f46d17s2 [Rn]5f66d07s2 [Rn]5f76d07s2 [Rn]5f76d17s2 [Rn]5f96d07s2 [Rn]5f106d07s2 [Rn]5f116d07s2 [Rn]5f126d07s2 [Rn]5f136d07s2 [Rn]5f146d07s2 [Rn]5f146d17s2
mendelew
protaktyn
tor uran neptun pluton ameryk kiur berkel kaliforn einstein ferm nobel lorens
metale, niemetale, gazy szlachetne, pierwiastki przejściowe, lantanowce i aktynowce